二次型的西群
字数 1296 2025-11-25 17:48:58

二次型的西群

我们先从二次型的基本概念开始。设 \(V\) 是域 \(F\) 上的有限维向量空间,\(Q: V \to F\) 是一个二次型,即满足 \(Q(av) = a^2 Q(v)\) 对所有 \(a \in F, v \in V\),且其极化形式 \(B_Q(v, w) = Q(v+w) - Q(v) - Q(w)\) 是双线性型。


1. 正交群
二次型 \(Q\) 的正交群 \(O(Q)\) 定义为保持 \(Q\) 的线性自同构群:

\[O(Q) = \{ g \in \mathrm{GL}(V) \mid Q(gv) = Q(v), \, \forall v \in V \}. \]

\(Q\) 非退化时,\(O(Q)\)\(\mathrm{GL}(V)\) 的闭子群(在代数群意义下)。


2. 克利福德代数与偶子群
为研究 \(O(Q)\) 的精细结构,需引入克利福德代数 \(C\ell(Q)\)。它是满足 \(v^2 = Q(v) \cdot 1\) 的泛结合代数。偶克利福德代数 \(C\ell^0(Q)\) 是其偶次部分。

旋量范数 \(N: C\ell(Q)^\times \to F^\times\) 定义为 \(N(x) = x \cdot \gamma(x)\),其中 \(\gamma\) 是主对合(分次对合)。


3. 偶正交群与旋量范数
偶正交群 \(SO(Q)\)\(O(Q)\) 中行列式为 1 的元素子群(当 \(\mathrm{char}(F) \ne 2\))。旋量范数限制在 \(SO(Q)\) 上给出群同态:

\[\mathrm{sn}: SO(Q) \to F^\times / (F^\times)^2. \]

其核记为 \(\Omega(Q)\),称为 偶半旋群西群(但更常用 \(\Omega(Q)\) 表示)。


4. 西群的精确构造
西群 \(\Omega(Q)\) 可定义为 \(SO(Q)\) 中旋量范数为 1 的元素子群:

\[\Omega(Q) = \{ g \in SO(Q) \mid \mathrm{sn}(g) = 1 \in F^\times / (F^\times)^2 \}. \]

它是 \(SO(Q)\) 的指数 1 或 2 的正规子群(取决于 \(F\)\(Q\))。


5. 例外情形与自同构
\(\dim V \ge 3\)\(Q\) 非退化,\(\Omega(Q)\) 通常是单群(除少数低维情形)。例如,\(F = \mathbb{R}\)\(\Omega^n\)\(SO(n)\) 的万有覆叠的单连通分支。

:西群在不同文献中可能指 \(\Omega(Q)\) 或其射影化 \(P\Omega(Q)\),后者是单群的重要来源(如有限单群分类中的正交型)。

二次型的西群 我们先从二次型的基本概念开始。设 \( V \) 是域 \( F \) 上的有限维向量空间,\( Q: V \to F \) 是一个二次型,即满足 \( Q(av) = a^2 Q(v) \) 对所有 \( a \in F, v \in V \),且其极化形式 \( B_ Q(v, w) = Q(v+w) - Q(v) - Q(w) \) 是双线性型。 1. 正交群 二次型 \( Q \) 的正交群 \( O(Q) \) 定义为保持 \( Q \) 的线性自同构群: \[ O(Q) = \{ g \in \mathrm{GL}(V) \mid Q(gv) = Q(v), \, \forall v \in V \}. \] 当 \( Q \) 非退化时,\( O(Q) \) 是 \( \mathrm{GL}(V) \) 的闭子群(在代数群意义下)。 2. 克利福德代数与偶子群 为研究 \( O(Q) \) 的精细结构,需引入克利福德代数 \( C\ell(Q) \)。它是满足 \( v^2 = Q(v) \cdot 1 \) 的泛结合代数。偶克利福德代数 \( C\ell^0(Q) \) 是其偶次部分。 旋量范数 \( N: C\ell(Q)^\times \to F^\times \) 定义为 \( N(x) = x \cdot \gamma(x) \),其中 \( \gamma \) 是主对合(分次对合)。 3. 偶正交群与旋量范数 偶正交群 \( SO(Q) \) 是 \( O(Q) \) 中行列式为 1 的元素子群(当 \( \mathrm{char}(F) \ne 2 \))。旋量范数限制在 \( SO(Q) \) 上给出群同态: \[ \mathrm{sn}: SO(Q) \to F^\times / (F^\times)^2. \] 其核记为 \( \Omega(Q) \),称为 偶半旋群 或 西群 (但更常用 \( \Omega(Q) \) 表示)。 4. 西群的精确构造 西群 \( \Omega(Q) \) 可定义为 \( SO(Q) \) 中旋量范数为 1 的元素子群: \[ \Omega(Q) = \{ g \in SO(Q) \mid \mathrm{sn}(g) = 1 \in F^\times / (F^\times)^2 \}. \] 它是 \( SO(Q) \) 的指数 1 或 2 的正规子群(取决于 \( F \) 与 \( Q \))。 5. 例外情形与自同构 当 \( \dim V \ge 3 \) 且 \( Q \) 非退化,\( \Omega(Q) \) 通常是单群(除少数低维情形)。例如,\( F = \mathbb{R} \) 时 \( \Omega^n \) 是 \( SO(n) \) 的万有覆叠的单连通分支。 注 :西群在不同文献中可能指 \( \Omega(Q) \) 或其射影化 \( P\Omega(Q) \),后者是单群的重要来源(如有限单群分类中的正交型)。