Проекция инвариантной меры с орбиты коприсоединенного представления на подалгебру Картана
Проекция инвариантной меры с орбиты коприсоединенного представления на подалгебру Картана
С.В. Никитин, Омский государственный университет, кафедра математического анализа
1. Введение
В 1973 г. Костант в своей работе [1] показал,
что если G компактная группа и
ее
алгебра Ли, то для элемента X из подалгебры
Картана
алгебры
выполнено
равенство
где
-
ортогональная проекция (относительно
формы Киллинга);
-
группа Вейля алгебры
,
означает
выпуклую оболочку множества A.
Теорема Костанта
о выпуклости является обобщением более
ранних результатов Шура и Хорна. В 1923
г. Шур доказал, что диагональ
эрмитовой
матрицы A=(aij) порядка n с собственными
числами
содержится
в выпуклой оболочке множества
,
где Sn - симметрическая группа, действующая
на
перестановками
координат. Затем Хорн показал, что каждая
точка этой выпуклой оболочки может быть
получена таким способом.
Таким образом,
проекция орбиты
-
это выпуклый многогранник с вершинами
в точках
.
В 1982 г. Guillemin и Stenberg [2], а также Atiyah [3] дали
интерпретацию теоремы Костанта как
теоремы о выпуклости отображения
моментов. Следующий естественный шаг
- нахождение проекции инвариантной меры
с орбиты на подалгебру Картана. Существует
формула Duistermaat-Heckman'а [4, 5] для преобразования
Лапласа проекции инвариантной меры, по
которой она может быть восстановлена,
но представляет интерес и прямая
геометрическая конструкция для нахождения
проекции инвариантной меры, которая
предложена в этой статье.
2. Предварительные сведения
Пусть
-
конечномерная вещественная простая
компактная алгебра Ли,
-
ее подалгебра Картана. Группа Ли G алгебры
действует
на
с
помощью коприсоединенного представления
:
,
где
,
.
Определим орбиту элемента
:
На каждой
орбите
существует
единственная с точностью до
пропорциональности инвариантная мера
,
т.е. такая, что для любой непрерывной
функции
и
для любого
Пусть
ортогональная
проекция. Определим проекцию меры
на
-
это мера
,
задаваемая соотношением:
где
-
финитная непрерывная функция на
.
Мера
абсолютно
непрерывна и
,
где
-
плотность проекции меры
.
Нахождению плотности
и
посвящена эта статья.
Введем некоторые
обозначения:
-
система корней алгебры
,
-
множество положительных корней,
-
их полусумма. Пусть
-
решетка весов алгебры
,
кроме того, пусть
обозначает
множество
,
где
-
камера Вейля.
представляет
собой множество всех старших весов
.
Каждому неприводимому представлению
группы G соответствует единственный
старший вес
.
Если
-
характер этого представления, то формула
Кириллова утверждает, что
где
Интеграл в
правой части формулы Кириллова можно
понимать как обратное преобразование
Фурье от функции
:
Таким образом, формулу Кириллова можно переписать в следующем виде:
или
Пусть
неприводимое
представление
.
Обозначим множество весов
как
.
Если
,
то
обозначает
кратность веса
в
представлении
.
Известно, что
Поэтому, применяя преобразование Фурье к обеим частям равенства, получаем:
где
-
дельта-функция в точке
.
Найдя функцию
,
мы получим выражение для функции
:
или
Точное выражение
для функции
в
дальнейшем не требуется, нам достаточно
знать, что это положительная, финитная,
кусочно-непрерывная функция.
3. Функция
В этом разделе мы определим функцию
,
через которую выражается функция
,
а также укажем некоторые ее свойства.
В дальнейшем
мы будем использовать следующие
обозначения: d - ранг алгебры, т.е.
размерность подалгебры Картана
,
s - число положительных корней, r - разность
s-d, которая строго больше нуля для всех
алгебр Ли (кроме алгебры A1). Для того
чтобы определить
,
мы рассмотрим систему положительных
корней
как
проекцию набора из s попарно ортогональных
векторов. Остановимся на этом более
подробно.
Пусть
,
где
-
векторное пространство, порожденное
,
т.е. линейная оболочка множества
,
.
Рассмотрим некоторое векторное
пространство L, в которое
вложено
как подпространство векторов, имеющих
ненулевыми первые d координат. Имеется
естественная ортогональная проекция
.
Нетрудно проверить, что если выбрать
подходящую (достаточно большую)
размерность пространства L, то в L можно
найти набор из s векторов
таких,
что (ei,ej)=0, если
и,
кроме того,
.
Пространство V - линейная оболочка
векторов
,
которые образуют в нем ортогональный
базис. Введем следующее обозначение:
V+ - это конус
в пространстве V, порожденный векторами
.
Определим на
функцию
следующим
образом:
где mes - мера
Лебега на
.
Замечание.
В случае алгебры Ли A1 множество
0-мерно.
В этом случае можно считать, что функция
имеет
следующий вид:
Функция
определена
всюду в
,
непрерывна, кусочно-полиномиальна и
определяется алгеброй
с
точностью до пропорциональности, т.е.
при выборе другого базиса
функция
лишь
умножается на константу.
Можно
рассматривать функцию
как
непрерывное продолжение дискретной
функции Костанта. Функция Костанта
,
где
-
решетка корней алгебры;
-
это число способов представить
в
виде суммы положительных корней, Q(0)=1.
Пусть
-
решетка в V. Тогда
равно
числу элементов в множестве
,
а
-
это мера или объем
.
Для примера функция Костанта
и
функция
для
алгебры Ли A2 связаны следующим образом:
,
.
Формула Костанта для кратностей весов
в неприводимом представлении со старшим
весом
такова:
4. Основной результат
Теорема. Пусть
.
Тогда проекция инвариантной меры с
орбиты коприсоединенного представления,
проходящей через точку
,
имеет плотность
:
Кроме того,
функция
является
непрерывной, кусочно-полиномиальной,
инвариантной относительно действия
группы Вейля
функцией,
носитель которой содержится в множестве
.
НАБРОСОК
ДОКАЗАТЕЛЬСТВА. Докажем равенство (*)
для
.
Сечение
орбиты
,
проходящее через точку
,
имеет размерность r, поэтому
.
Таким образом, мы получаем:
Для вычисления
используется
формула Костанта для кратностей весов.
Если
,
то
Затем обе части
равенства умножаются на непрерывную
финитную функцию
,
интегрируются по
и,
наконец, n устремляется к бесконечности
(при этом сумма в правой части
рассматривается как интегральная
сумма). После некоторых преобразований
получается следующее равенство:
Так как это
верно для любой непрерывной функции
,
то получаем (*) для всех
После
этого, используя однородность функции
,
(*), доказывается для всех
,
,
где
,
,
а затем, используя предельный переход,
и для всех
.
Непрерывность и кусочно-полиномиальность
следуют из соответствующих свойств
функции
.
Докажем
инвариантность относительно действия
группы Вейля, т.е. равенство
.
Так как для функции j(X) выполнено равенство
j(wX)=j(X), то верно и
.
Далее, если
,
то
Затем равенство
доказывается
для всех
.
Из равенства (*) легко получить, что
.
Так как функция
-инвариантна,
то
.
Список литературы
Kostant B. On convexity, the Weyl group and the Iwasawa decomposition // Ann. Sci. Ecole Norm. Sup. 1973. N.6. С.413-455.
Guillemin V., Stenberg S. Convexity properties of the moment mapping // Invent. Math. 1982. N.67. С.491-513.
Atiyah M. Convexity and commuting hamiltonians // Bull. London Math. Soc. 1982. N.14. С.1-15.
Duistermaat J. J., and Heckman G. J. On the variation in the cohomology in the symplectic form of the reduced phase space // Invent. Math. 1982. N.69. С.259-268.
Neeb K.-H. A Duistermaat-Heckman formula for admissible coadjoint orbits, preprint.
Для подготовки данной применялись материалы сети Интернет из общего доступа