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La prueba de que los dominios de la positividad de los simétrica degenerada de formas bilineales son auto-dual conos?

Max Koecher (por ejemplo, en El Minnesota Notas sobre Álgebras de Jordan y de Sus Aplicaciones; nueva edición: Springer Notas de la Conferencia en Matemáticas, número 1710, 1999), se define un dominio de la positividad para un simétrica bilineal no degenerada forma de $B: X \times X \rightarrow \mathbb{R}$ en un número finito de dimensiones reales espacio vectorial $X$, a ser un conjunto abierto $Y \subseteq X$ tal que $B(x,y) > 0$ para todos los $x,y \in Y$, y de tal manera que si $B(x,y) > 0$ para todos los $y \in Y$, luego $x \in Y$. (De forma más concisa, tal vez, se podría decir que es un conjunto maximal $Y \subseteq X$ tal que $B(Y,Y) > 0$.) Aloys Krieger y Sebastián Walcher, responsable en sus notas al capítulo 1 de este libro, que "En el idioma que se utiliza hoy en día, un dominio de la positividad es un auto-dual abrir adecuada convexa de cono." [Ahora creo que esto es incorrecto; véase mi respuesta a lo que yo creo que es cierto lugar.] Es muy fácil probar que se trata de una adecuada cono convexo. (Correcto significa que no contiene un valor distinto de cero lineal subespacio de $X$, es decir, que su cierre está apuntando.) Pero, aunque tengo un vago recuerdo de haber encontrado a una prueba de una vez en un trabajo sobre homogénea auto-dual conos, no he logrado encontrar de nuevo, o en el suministro de mí mismo. Estoy bastante seguro de Krieger y Walcher la afirmación es correcta—por ejemplo, el documento de 1958 por Koecher que es generalmente citado (junto con un 1960 papel por Vin'berg) para la prueba de la célebre resultado de que el (cerrado) finito-dimensional homogénea auto-dual conos son precisamente los conos de las plazas que en lo finito dimensional formalmente álgebras de Jordan, se titula "El Geodesics de los Dominios de la Positividad" (pero en alemán).

La forma más natural para probar esto sería encontrar un positivo semidefinite degenerada $B'$, de tal manera que el cono es un dominio de positividad para $B'$ así. En principio, $B'$ podría depender del dominio de $Y$. (Mientras máxima en el subconjunto de pedido, los dominios de la positividad para una determinada forma de $B$ no son únicas.) Pero una tentadora posibilidad de, independiente de $Y$, es la transformación de una base $X$ en que $B$ es diagonal, diagonal con elementos $\pm 1$, el cambio de los signos menos a más signos, y transformar de nuevo para obtener el $B'$.

Para aclarar la cuestión: vamos a definir un cono $K$ real en un espacio vectorial $X$ a ser auto-dual iff no existe un producto interior, es decir, una positiva definida forma bilineal $\langle . , . \rangle: X \times X \rightarrow \mathbb{R}$que $K = K^*_{\langle . , . \rangle}$. Aquí $K^*_{\langle . , . \rangle}$ es el doble con respecto al producto interior $\langle . , . \rangle$, que es $K^*_{\langle . , . \rangle} := \{ y \in X: \forall x \in X ~\langle y, x \rangle > 0 \}$. Así, en pedir una prueba de que el dominio de la positividad es un auto de doble cono, estamos preguntando si algún producto interior $\langle . , . \rangle$ con respecto a la cual se $K$ es auto-dual existe. Anteriormente, he considerado que el caso de $K=Y$, y llamó el interior del producto que estaba buscando, $B'$.

¿Alguien sabe, o puede alguien venir con una prueba?

3voto

traveler Puntos 56

Creo que la declaración que se desea no es cierto. En $X=\mathbb R^3$, comenzar con el estándar de cono $x^2+y^2<z^2$ y perturban de manera que la resultante de cono $K$ es simétrica a su Euclidiana dual a través de la $yz$-plano y no tiene afín simetrías (es decir, no lineal no trivial de los mapas que se asignan a sí mismo). Como su argumento muestra, este cono es auto-dual w.r.t. $-x^2+y^2+z^2$.

Me dicen que este es el único no-degenerada forma que hace que $K$ auto-dual. De hecho, el doble cono es naturalmente (canónicamente) definido en el espacio dual $X^*$. Una forma bilineal define un isomorfismo lineal entre el $X^*$ e $X$, y la de doble cono en $X$ es la imagen de la canónica de doble cono en virtud de este isomorfismo. Desde $K$ no tiene afín simetrías, sólo hay uno lineal mapa de $X^*$ a $X$ que envía la canónica de doble cono de a $K$. Por lo tanto, sólo hay una no-degenerada forma bilineal que hace que $K$ auto-dual. Y no es positivo.

2voto

Some Cool Cat Puntos 11

En el libro de Faraut y Koranyi "Análisis sobre simétrica conos" (Ejercicio 10 de la página. 21 y la nota en la p. 23) se afirma que fue Vinberg en

  • Vinberg, Homogénea conos, Soviética de Matemáticas. Dokl. 1, (1960) 787-790

que descubrió que no son homogéneas en los conos que no son auto dual, con respecto a cualquier producto escalar.

1voto

Jordi Bunster Puntos 3840

He aquí lo que es la verdad en lugar de la afirmación de que los dominios de la positividad son auto-dual de los conos.

$\mathbf{Proposition:}$ $Y$ es un dominio de la positividad para una degenerada bilineal simétrica forma $B$ si y sólo si es un cono cuyo doble, de acuerdo con el producto interior Euclidiano $E$ asociado con una base orthonormalizing la forma, es su imagen bajo la reflexión de $X_-$ a través de $X_+$, el `negativo y positivo subespacios propios asociados a con el formulario en esta base.

$\mathbf{Proof:}$ Escribiremos $v,v'$ para los vectores en $X$. Vamos a utilizar una base ortonormales como se describe anteriormente, en el que la forma es la diagonal diagonal elementos de la $\pm 1$, escribir $v = (x,t)$ para una descomposición con $x$ en el lapso (de $X_+$) de los vectores de la base con $B(e_i, e_i) = 1$, y $t$ en el lapso (de $X_-$) de los vectores de la base con $B(e_i, e_i) = -1$. Let $S$ be the linear map $(x,t) \mapsto (x, -t)$, por ejemplo, la reflexión de la subespacio $X_-$ a través de la subespacio $X_+$. Tenga en cuenta que $E(x,y) := B(x,Sy)$ es positivo semidefinite simétrica bilineal no degenerada forma.
También, tenga en cuenta que para todos los $v,v'$, $B(Sv, Sv') = B(v,v')$, es decir, la forma $B$ es la reflexión-simétrica.

Para "si": la definición de $Y^\ast$ dice que es máxima tal que $E(Y^\ast,Y) > 0$. Pero ya $Y=SY$, también es maximal tal que $E(SY,Y) \equiv B(Y,Y) > 0$, es decir, es un dominio de la positividad de $B$.

Para `solo si": deje $Y$ ser un dominio de la positividad para $B$. Para cada $y$ en el límite de $\partial Y$ de % de$Y$, el hyperplane $H_y := \{x: B(x,y) = 0\}$ es un apoyo hyperplane para el cono $Y$, y estos son todos los apoyo hyperplanes. Pero es el estándar de geometría convexa que la apoyo hyperplanes adecuado de un cono convexo $Y$ son precisamente el cero de la lineal funcionales que constituyen el límite de $Y$'s de doble cono. Tenemos $H_y = \{x: B(x,y) \equiv E(x,Sy) = 0\}$; es decir, este hyperplane es sólo el plano normal a $Sy$ según el producto interior Euclidiano. Es decir, los vectores $Sy$, de $y \en \partial Y$ generate the closure of the cone $Y^\ast$ dual to $$Y de acuerdo con el producto interior Euclidiano $E$. I. e., $Y^\ast = SY$. $\diamond$

Fuera de línea (o más bien, off-matemáticas-desbordamiento) correspondencia con la Voluntad de Jagy ayudado estimular esta solución. Él dio otro ejemplo---el que había de venir para arriba con un par de semanas atrás, pero olvidado---de la DOP para $xx' + yy' - zz'$---es decir, el positivo orthant generado por $(0, 1, 0)$, $(1, 0, 1)$ y $(1, 0, -1)$ (o, en su doble descripción, definida por las desigualdades $x > z$, $x > -z$, $y > 0$), que por supuesto no es isomorfo a un helado, pero es simétrica bajo la reflexión a través del plano xy. La hipótesis de que el DOPs fueron precisamente la auto-dual conos simétricos en virtud de la reflexión sugiere a sí mismo en mí, y los intentos para probar la hipótesis de que terminó de proporcionar la prueba de la proposición anterior.

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