輪積

数学の群論における輪積（りんせき、テンプレート:Lang-en-short; リース積）は、半直積をもとにして定義される二つの群の特殊化された積である。置換群の分類においてリース積は重要な道具であり、またリース積から群の興味深い例がさまざまに構成される。

二つの群 A および H が与えられたとき、それら輪積には非制限輪積 テンプレート:Math (あるいはテンプレート:Math) と制限輪積 テンプレート:Math の二種類が考えられる。さらに H-作用を持つ集合 Ω が与えられれば、テンプレート:Math あるいはテンプレート:Math で表されるそれぞれの輪積の一般化が存在する。

定義

二つの群 A, H と集合 Ω で、H は Ω の上に作用するものとし、K は集合 Ω を添字集合とする A のコピー A_ω := A の直積

K \equiv \prod_{ω \in Ω} A_{ω}

と定義する。K の元を Ω で添字付けられた A の任意の列 (a_ω) と見做して、成分ごとの積入れれば、H の Ω への作用は

h (a_{ω}) \equiv (a_{h^{- 1} ω})

と置くことにより、自然な仕方で H の群 K への作用に拡張される。このとき、A の H による非制限輪積 テンプレート:Math とは、半直積テンプレート:Math のことを言う。輪積テンプレート:Math の部分群としての K を、この輪積の底と呼ぶ。

制限輪積 テンプレート:Math は非制限輪積と同様の仕方でテンプレート:仮リンク

K \equiv ⨁_{ω \in Ω} A_{ω}

を輪積の底として構成される。この場合の底 K の元は Ω で添字付けられた A の元の列 (a_ω) で有限個の例外を除く全ての成分が A の単位元となるものである。

群 H は左からの積を考えることによって自然な仕方で自分自身の上に作用するから、テンプレート:Math と取ることもできる。この特別な（しかし非常に汎用な）場合の非制限輪積および制限輪積はそれぞれテンプレート:Math およびテンプレート:Math で表され、正則 (regular) であるという。

記法と慣習

A の H による輪積の構造は H-集合 Ω に依存して決まり、Ω が無限集合のときは制限か非制限かにも関わるが、記法は文献によって必ずしも一貫しておらず文脈に注意を要する。

文献によってはテンプレート:Math が非制限輪積テンプレート:Math だったり制限輪積テンプレート:Math だったりする。
同様にテンプレート:Math が正則非制限輪積テンプレート:Math に用いられたり、正則制限輪積テンプレート:Math に対して用いられたりする。
文献によっては H-集合 Ω を積の添字に付けることをテンプレート:Math の場合でさえ落とすことがある。
テンプレート:Math（n-次対称群）という特別の場合に、S が自然に作用するテンプレート:Math} と仮定する文献が多くあり、ここでも添字としての Ω を落とす記法が用いられる。つまりこの場合、記法テンプレート:Math が意味するのは正則輪積テンプレート:Math ではなくてテンプレート:Math ということとなる。前者（正則輪積）の場合の底群は A の n! 個のコピーの積だが、後者の場合だと n 個のコピーである。

性質

群の有限直積は有限直和と同じものであるから、H-集合 Ω が有限集合の時は、非制限輪積テンプレート:Math と制限輪積テンプレート:Mathも一致する。特にこれはテンプレート:Math が有限なとき正しい。
制限輪積テンプレート:Math は常に非制限輪積テンプレート:Math の部分群になる。
普遍埋め込み定理: 群 G が A の H による拡大ならば、非制限輪積テンプレート:Math の部分群で G に同型なものが存在する^[1]。
A, H, Ω がいずれも有限ならば位数に関して
|A≀_ΩH| = |A|^|Ω||H|
が成立するテンプレート:Sfn。

輪積の標準作用

群 A が集合 Λ に作用しているならば、集合 Ω と Λ から輪積テンプレート:Math の（したがってテンプレート:Math も）作用することのできる集合を二種類の標準的な仕方で構成することができる。

集合テンプレート:Math の上への非原始的輪積作用: テンプレート:Math およびテンプレート:Math に対して
$((a_{ω}), h) \cdot (λ, ω^{'}) : = (a_{h (ω^{'})} λ, h ω^{'})$
で与えられる。
集合 Λ^Ω の上への原始的輪積作用: Λ^Ω の元は H-集合 Ω で添字付けられた列 (λ_ω) であり、与えられた元テンプレート:Math のテンプレート:Math への作用は
$((a_{ω}), h) \cdot (λ_{ω}) : = (a_{h^{- 1} ω} λ_{h^{- 1} ω})$
で与えられる。

例

テンプレート:仮リンクは制限輪積テンプレート:Math である
テンプレート:仮リンクテンプレート:Math は、この輪積の底が ℤ_m のコピーの n-重直積
ℤ_mⁿ = ℤ_m × ... × ℤ_m
に n-次対称群の作用テンプレート:Math が
φ(σ)(α₁,..., α_n) := (α_σ(1),..., α_σ(n))
で与えられるものである^[2]。
テンプレート:仮リンクテンプレート:Math は、S_n の {1,...,n} への作用は自然なものとして、二次の対称群 S₂ は巡回群テンプレート:Math に同型であるから、超八面体群は一般化対称群の特別な場合になる^[3]。
素数 p と自然数テンプレート:Math に対し、P は pⁿ-次対称群 S_pⁿ のシロー p-部分群とすると、P はテンプレート:Math の n 個のコピーの反復正則輪積（輪冪）テンプレート:Math に同型である。ここで、テンプレート:Math および任意のテンプレート:Math に対してテンプレート:Math であるテンプレート:Sfn^[4]。
テンプレート:仮リンクは輪積の直積テンプレート:Math の指数の小さい部分群で、それぞれの因子は頂点の対称性が 8 と辺の対称性が 12 個それぞれあることに対応する。

注

テンプレート:Reflist

参考文献

テンプレート:Cite book

外部リンク

↑ M. Krasner and L. Kaloujnine, "Produit complet des groupes de permutations et le problème d'extension de groupes III", Acta Sci. Math. Szeged 14, pp. 69-82 (1951)
↑ J. W. Davies and A. O. Morris, "The Schur Multiplier of the Generalized Symmetric Group", J. London Math. Soc (2), 8, (1974), pp. 615-620
↑ P. Graczyk, G. Letac and H. Massam, "The Hyperoctahedral Group, Symmetric Group Representations and the Moments of the Real Wishart Distribution", J. Theoret. Probab. 18 (2005), no. 1, 1-42.
↑ L. Kaloujnine, "La structure des p-groupes de Sylow des groupes symétriques finis", Annales Scientifiques de l'École Normale Supérieure. Troisième Série 65, pp. 239–276 (1948)

[1] M. Krasner and L. Kaloujnine, "Produit complet des groupes de permutations et le problème d'extension de groupes III", Acta Sci. Math. Szeged 14, pp. 69-82 (1951)

[2] J. W. Davies and A. O. Morris, "The Schur Multiplier of the Generalized Symmetric Group", J. London Math. Soc (2), 8, (1974), pp. 615-620

[3] P. Graczyk, G. Letac and H. Massam, "The Hyperoctahedral Group, Symmetric Group Representations and the Moments of the Real Wishart Distribution", J. Theoret. Probab. 18 (2005), no. 1, 1-42.

[4] L. Kaloujnine, "La structure des p-groupes de Sylow des groupes symétriques finis", Annales Scientifiques de l'École Normale Supérieure. Troisième Série 65, pp. 239–276 (1948)

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輪積

目次

定義

記法と慣習

性質

輪積の標準作用

例

注

参考文献

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