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Extender e inducir representaciones irreducibles

Tengo la sensación de que esto puede ser una pregunta simple, pero es uno que no he sido capaz de encontrar una respuesta, posiblemente debido a que el uso de terminología diferente.

Refiriéndose a esta pregunta:

Fieles representaciones irreducibles de cíclico y diedro grupos sobre campos finitos

¿Qué significa exactamente para extender una representación?

En segundo lugar, ¿cómo se puede inducir representaciones de representaciones de grado mayor que uno? (Sólo he visto este hecho para el caso unidimensional).

Para simplificar las cosas, vamos a considerar las representaciones de $D_8$ (las simetrías de un cuadrado, el orden en que se 8)$\mathbb{F}_7$. Tenemos una normal subgrupo generado por a $z=(1 2 3 4)$ que es isomorfo a $C_4$ que tiene una representación irreducible de grado dos en $\mathbb{F}_7$ que se lleva a $z$ a la matriz

\begin{bmatrix} 0 & -1 \\ 1 & 0 \end{bmatrix}

De acuerdo a la respuesta a la pregunta vinculada, esta representación de alguna manera se extiende a $D_8$. Cómo?

También, ¿cómo le muestran que la inducción de una representación de grado 4?

Por favor, hágamelo saber si hay algo que he dicho anteriormente es incorrecta y gracias de antemano por su ayuda.

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Jonik Puntos 7937

Descripción de inducción para matrices

En el primer caso para entender la inducción de la representación trivial $Y(h)=1$ $H$ a su grupo de padres de $G$. El resultado de la inducción son matrices de permutación $X(g)$ describir cómo es $G$ permutes los cosets $G/H$. Cada fila tiene un valor distinto de cero de la entrada, y que la entrada es de la forma $Y(h)$. La ubicación de los distintos de cero de la entrada, se describe la acción de $g$$G/H$.

Para representaciones tridimensionales, tenemos casi la misma cosa, con la excepción de $Y(h)$ no es siempre 1. Aún así obtener un monomio matrices: uno distinto de cero entrada por fila y columna, y los lugares todavía describir la permutación de acción de $g$$G/H$, mientras que el cero entradas están relacionadas con la $Y$ de los "restos".

Para finito de representaciones tridimensionales (dimensión decir $d$), casi la misma cosa, con la excepción de $Y(h)$ no es solo un número, sino una matriz de bloque. Por lo $X(g)$ es un bloque de matriz. Cada bloque es $d \times d$, y en cada fila de bloques de todos, pero uno es cero. El distinto de cero bloques son de la forma $Y(h)$, y la posición es la misma que antes: se describe la permutación de acción de $g$$G/H$.

En detalle: Elija $g_i \in G$ de manera tal que todos los $g \in G$ tiene una representación única de la forma$g_i h$$i \in G/H$$h \in H$. A continuación, $X(G)$ es un bloque de la matriz, cada bloque es indexado por $i,j \in G/H$. Considere la posibilidad de la $j$ésima columna de $X(g)$: $g g_j = g_i h$ para algunos únicas $i \in G/H$ $h \in H$ desde $g g_j \in G$. En el $j$ésima columna, el único distinto de cero de entrada de $X(g)$ $i$th fila, y su valor es $Y(h)$.

Índice de dos diedros caso

Si $g \in H$, entonces la matriz de permutación es $\begin{bmatrix} 1 & 0 \\0 & 1 \end{bmatrix}$ o como una imagen, $\begin{bmatrix} * & . \\ . & * \end{bmatrix}$.

Si $g \notin H$, entonces la matriz de permutación es $\begin{bmatrix} 0 & 1 \\ 1 & 0 \end{bmatrix}$ o como una imagen, $\begin{bmatrix} . & * \\ * & . \end{bmatrix}$.

Voy a elegir a un simple transversal, $g_1 = 1$ $g_2 = g$ a reflexionar $g$, por lo que considero que $G/H=\{1,2\}$. $D_8$ es generado por $g$$z$, por lo que es suficiente para describir sus dos matrices:

Para calcular el $X(z)$, nos fijamos en la primera columna de $z g_1 = z = g_1 z$, por lo que la primera columna tiene sólo un valor distinto de cero de la entrada, $Y(z) = \begin{bmatrix}0&-1\\1&0\end{bmatrix}$, y es en la primera fila. La segunda columna es similar, $z g_2 = g_2 z^{-1}$, por lo que la segunda columna tiene sólo un valor distinto de cero de la entrada, $Y(z^{-1}) = \begin{bmatrix}0&1\\-1&0\end{bmatrix}$, y es en la segunda fila.

$$X(z) = \begin{bmatrix} Y(z) & 0 \\ 0 & Y(z^{-1}) \end{bmatrix} = \left[\begin{array}{rr|rr} 0 & -1 & 0 & 0 \\ 1 & 0 & 0 & 0 \\ \hline 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & -1 & 0 \end{array}\right]$$

Para calcular el $X(g)$, nos fijamos en la primera columna de $g g_1 = g = g_2 1$, por lo que la primera columna de la segunda fila es $Y(1)$. A continuación, nos fijamos en la segunda columna de $g g_2 = 1 = g_1 1$, por lo que la segunda columna de la primera fila es $Y(1)$.

$$X(g) = \begin{bmatrix} 0 & Y(1) \\ Y(1) & 0 \end{bmatrix} = \left[\begin{array}{rr|rr} 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ \hline 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \end{array}\right]$$

Una fórmula similar se aplica a todos los diedros de los grupos, la única diferencia es la matriz específica para $Y(z)$ tiene que ser una matriz de rotación de orden $n$, no solo el fin de $4$.

Bastante fórmula similar para todos índice 2 subgrupos, pero tienes que tener cuidado en dos puntos: "$Y(z^{-1})$" realmente es $Y(g^{-1} z g)$ en general, y "$Y(1)$" realmente es $Y(g^2)$, ya que el $g^2 \in H$. También se $H$ no necesita ser cíclico, por lo que podría tener para calcular más de una $X(z)$, pero son de este mismo modificada de la fórmula.

En general, siempre y cuando el índice es pequeño, los cálculos no son tan malos. Si el índice es grande, entonces las matrices son muy grandes también, y puede ser mejor uso de la "caja negra" de álgebra lineal en lugar tratando de almacenar la matriz de entradas (incluso en un formato comprimido para matrices dispersas).

La ampliación de un diedro representación

Vamos a una rotación de la máxima orden de la matriz $Z$. Proponemos hay algunos matriz $A$ para una reflexión. Si no lo fue, que satisfaga las ecuaciones de $AZ = Z^{-1}A$ (que en realidad son $n^2$ ecuaciones lineales equiparación de todas las entradas). Esto generalmente se determina, por lo tanto, añadir a la ecuación cuadrática $A^2 = 1$.

Por ejemplo, si $Z=\begin{bmatrix} 0 & -1 \\ 1 & 0\end{bmatrix}$ $A=\begin{bmatrix} a_{11} & a_{12} \\ a_{21} & a_{22} \end{bmatrix}$ a continuación se obtienen las ecuaciones de $a_{12} = a_{21}$ $-a_{11} = a_{22}$ a partir de la observación en la parte superior de la fila de $AZ=Z^{-1}A$, y llegamos $a_{22}=-a_{11}$ $-a_{21}=-a_{12}$ (tanto redundante) a partir de la segunda fila. De $A^2 = 1$ y las ecuaciones anteriores se obtiene la ecuación simple $a_{21}^2 + a_{22}^2 = 1$ (la parte superior-izquierda de la entrada; el off diagonales son automáticamente a 0, y en la parte inferior derecha de la entrada es el mismo que el de arriba a la izquierda).

Ahora, cualquier solución es buena, así que nos tomamos $a_{22}=1$, por lo que $a_{21}=0$, $a_{12}=0$ y $a_{11}=-1$.

Nota cómo hay muchas otras soluciones, aunque, todo un círculo la pena.

En general, puede ser muy difícil decidir si una representación de un subgrupo se extiende a todo el grupo. Yo no soy consciente de que cualquier algoritmo para la búsqueda de esos aan de extensión si no existe.

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user56747 Puntos 1

¿Sabe qué es el anillo de grupo, $k[G]$, de un grupo de $G$ es? Esta es probablemente la forma más sencilla de describir la inducción de representaciones. Una representación de $G$ es equivalente a un $k[G]$-módulo. Si $N \subseteq G$ es un subgrupo, a continuación, extender una representación de $N$ a una representación de la $G$ nos tienen que decir cómo convertir un $k[N]$-módulo en un $k[G]$-módulo.

Hay una natural anillo de homomorphism $k[N] \to k[G]$. Si $M$ $k[N]$- módulo, a continuación, podemos convertir esto en un $k[G]$-módulo a través de tensoring: $k[G] \otimes_{k[N]} M$.

El grado de una representación (supongo que te refieres a la $n$, de modo que su representación es un homomorphism $G \to \operatorname{GL}_n(k)$) es exactamente la dimensión del módulo $M$ que representa a esta representación. El anillo de $k[G]$ tiene dimensión $G$ y el anillo de $k[N]$ tiene dimensión $|N|$, por lo que tensoring con $k[G]$ $k[N]$ multiplica la dimensión de $M$$|G|/|N| = [G:N]$. Su subgrupo de índice $2$ así que esto significa que la inducción de una representación de su subgrupo de a $D_8$ se multiplica el grado de $2$.

Como para la ampliación de una representación $\rho$ $N$ a una representación de la $G$. Que significa que no hay una representación $\sigma$ $G$ de manera tal que la restricción de $\sigma$ $N$es exactamente $\rho$. En este caso se dice $\rho$ se extiende a $\sigma$.

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Responder la parte acerca de la extensión de la representación. A mí me parece que se denotan por $D_8$ un grupo con ocho elementos de = las simetrías de un cuadrado (Varias otras personas, entre los que me incluyo, que indican que el grupo por $D_4$, es decir, para nosotros $|D_n|=2n$ para nosotros. Esto no es una gran preocupación, ya que el tiempo que son conscientes de la existencia de dos diferentes convenios.)

Su grupo es generado por $r=(1234)$ y otro elemento $s$ con las propiedades $s^2=1$ $srs=r^{-1}$ . Para ampliar esta representación de todo lo que tenemos que hacer es mostrar una matriz que mantiene a estas relaciones. Dado que geométricamente $r$ es una rotación de 90 grados y $s$ un reflejo que no toma mucho tiempo para comprobar que la elección $$ s\mapsto\left(\begin{array}{rr}1&0\\0&-1\end{array}\right) $$ obras.

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