Кіріспе
Математикада, amenable тобы – топ элементтері арқылы жылжу кезінде өзгермейтін шектелген функциялардағы орташалау операциясының бір түрін қолдайтын жергілікті компактты G топологиялық тобы. Бастапқы анықтама, G-нің ішкі жиындары бойынша шекті қосымша өлшем (немесе орташа) түрінде, 1929 жылы Джон фон Нейман Банах-Тарски парадоксына жауап ретінде неміс тілінде "messbar" ("өлшенетін" мағынасында) деп атады. 1949 жылы Махлон М. Дей "amenable" сөзін "mean" сөзімен ойынға тартып, ағылшын тіліне "асыл" деп аударды. Банах-Тарски парадоксының құрылымындағы маңызды қадам – SO(3) айналу тобының ішінде екі генератордағы еркін кіші топты табу. Amenable топтар мұндай топтарды қамтуы мүмкін емес және осындай парадоксалды құрылымға жол бермейді. Amenability-ның көптеген эквивалентті анықтамалары бар. Анализ саласында анықтама сызықтық функционалдар тұрғысынан беріледі. Бұл нұсқаны түсінудің интуитивті жолы – тұрақты өкілдіктің таянышы – бұл азайғысыз өкілдіктердің бүкіл кеңістігі. Дискретті топтар теориясында, G дискретті топологияға ие болғанда, қарапайым анықтама қолданылады. Бұл жағдайда, топ amenable болып есептеледі, егер G-нің кез келген ішкі жиынының қандай үлес құрайтынын айтуға болады. Мысалы, бүтін сандар тобының кез келген кіші тобы бір бүтін санмен ғана жасалады. Егер кіші топ 0 үлесін құраса. Әйтпесе, ол бүкіл топтың үлесін құрайды. Топ пен кіші топтың элементтері шексіз көп болғанымен, пропорцияның дұрыс анықталған мағынасы бар. Егер топта Фёльнер тізбегі болса, онда ол автоматты түрде amenable болады.
In mathematics, an amenable group is a locally compact topological group G carrying a kind of averaging operation on bounded functions that is invariant under translation by group elements. The original definition, in terms of a finitely additive measure (or mean) on subsets of G, was introduced by John von Neumann in 1929 under the German name "messbar" ("measurable" in English) in response to the Banach–Tarski paradox. In 1949 Mahlon M. Day introduced the English translation "amenable", apparently as a pun on "mean". The critical step in the Banach–Tarski paradox construction is to find inside the rotation group SO(3) a free subgroup on two generators. Amenable groups cannot contain such groups, and do not allow this kind of paradoxical construction. Amenability has many equivalent definitions. In the field of analysis, the definition is in terms of linear functionals. An intuitive way to understand this version is that the support of the regular representation is the whole space of irreducible representations. In discrete group theory, where G has the discrete topology, a simpler definition is used. In this setting, a group is amenable if one can say what proportion of G any given subset takes up. For example, any subgroup of the group of integers is generated by some integer If then the subgroup takes up 0 proportion. Otherwise, it takes up of the whole group. Even though both the group and the subgroup has infinitely many elements, there is a well defined sense of proportion. If a group has a Følner sequence then it is automatically amenable.
Жергілікті компактты топтардың анықтамасы
G жергілікті тығыз Хаусдорф тобы болсын. Онда оның бірегей, масштабқа дейін солға (немесе оңға) аударма инвариантты, тривиалды емес сақиналық өлшемі бар екені белгілі, ол Haar өлшемі. (G екінші саналатын болса, бұл Борель ретті өлшем; G компактты болса, сол және оң өлшемдер бар.) Осы өлшем кеңістігіндегі (Haar өлшемінің масштабына тәуелсіз) мәні бойынша шектелген өлшенетін функциялардың L∞(G) Банах кеңістігін қарастырайық. 1-анықтама. Hom(L∞(G), R) ішіндегі Λ сызықтық функционалы, егер Λ нормасы 1-ге тең және теріс емес болса, яғни f ≥ 0 дерлік барлық жерде (а.е.) болса, Λ(f) ≥ 0 болады, онда орташа деп аталады. 2-анықтама. Hom(L∞(G), R) ішіндегі Λ орташасы солға инвариантты (сәйкесінше оңға инвариантты) деп аталады, егер Λ(g·f) = Λ(f) барлық g ∈ G және f ∈ L∞(G) үшін, сол жақтың (сәйкесінше оң жақтың) g·f(x) = f(g−1x) (сәйкесінше f·g(x) = f(xg−1)) ығысу әрекетіне қатысты. 3-анықтама. Жергілікті тығыз Хаусдорф тобы, егер ол солға (немесе оңға) инвариантты орташаға ие болса, қоянды (amenable) деп аталады.
Мысал
Компактты топтарға мысал ретінде шеңберлік топты қарастырайық. f ≥ 0 типіндегі функцияның графигі шеңбердің үстіндегі тік бұрылысты сызықты бейнелейді, оны қағаз түтігінің ұшын жыртып алу арқылы жасауға болады. Содан кейін сызықтық функционал қисықты бір жерден қағазды кесіп алып, оны басқа жерге жабыстырып, қайтадан тегіс бетке шығарып орташалайды. Бұл инвариантты орташа. Сол жақтан инварианттылық – түтікті бұрудың соңындағы тегіс беттің биіктігін өзгертпеуі екенін білдіреді. Яғни, түтіктің пішіні ғана маңызды. Сызықтық қасиетімен, оң болуымен және 1-норммен қосылғанда, бұл біз салған инвариантты орташаның бірегей екенін дәлелдеуге жеткілікті. Жергілікті түрде компактты топтарға мысал ретінде бүтін сандар тобын қарастырайық. f шектелген функциясы – жай ғана шектелген функция, ал оның орташасы – жүйтіп есептеу арқылы алынған орташа мән.
Дискретті топтар жағдайы
Аспаптық топтың анықтамасы дискретті топ жағдайында қарапайым, яғни дискретті топологиямен жабдықталған топ. Анықтама. G дискретті тобы аменалды (қолайлы) егер ол шекті аддитивті өлшемге (оны орта мән деп те атайды) ие болса – бұл функция G-дің әрбір кіші жиынына 0-ден 1-ге дейінгі санды тағайындайды. Өлшем шекті түрде қосылады: G-дің шекті түрде көптеген бір-біріне қосылмаған кіші жиындарын бергенде, жиынтықтардың бірігуінің өлшемі өлшемдердің қосындысына тең болады. Өлшем сол жақтан инвариантты: A кіші жиыны мен G элементі g берілгенде, A өлшемі gA өлшеміне тең. (gA – A-дағы әр элемент a үшін ga элементтер жиынтығын білдіреді. Яғни, A-ның әрбір элементі g-мен сол жақтан аударылады.) Бұл анықтаманы былай қорытындылауға болады: G аменалды егер ол шекті аддитивті сол инвариантты ықтималдық өлшемге ие болса. G-дің A кіші жиыны берілгенде, өлшемді келесі сұраққа жауап ретінде қарастыруға болады: G-дің кездейсоқ элементінің A-да болу ықтималдығы қандай? Бұл анықтама L∞(G) бойынша анықтамамен эквивалентті. G-де μ өлшемі болғанда, G-де шектелген функциялардың интегралын анықтауға болады. f: G → R шектелген функциясы берілгенде, интеграл Лебег интегралындағыдай анықталады. (Ескеріңіз, біздің өлшеміміз тек шекті түрде қосымша болғандықтан, Лебег интегралының кейбір қасиеттері мұнда орындалмайды.) Егер топтың сол инвариантты өлшемі болса, онда ол автоматты түрде екі инвариантты өлшемге ие болады. Сол жақ инвариантты μ өлшемін ескере отырып, μ−(A) = μ(A−1) функциясы оң жақ инвариантты өлшем болады. Осы екеуін біріктіру екі инвариантты өлшемді береді: саналатын дискретті топ Γ жағдайында аменалдылықтың теңдестірілген шарттары да қарапайым болады. Мұндай топ үшін келесі шарттар эквивалентті: Γ аменалды. Егер Γ (бөлінетін) Банах кеңістігінде изометриялар арқылы әрекет етсе және E* инвариантының жабық бірлік шеңберінің әлсіз жабық конустық C кіші жиынын сақтап қалса, онда Γ-ның C-де тұрақты нүктесі бар. μ(1) = 1 (бұл таңдау аксиомасын қажет етеді). l∞(Γ) бойынша үзіліссіз функционал μ сол инвариантты нормаға ие. Кез келген сол жақ инвариантты бөлінетін бірлік C* l∞(Γ субалгебрасында μ сол инвариантты күйі бар. l2(Γ)-де xn бірлік векторлары бар, сондықтан ||g · xn − xn||2 әр g үшін 0-ге жуықтайды (Диксмиер). Γ-ның Sn шекті кіші жиындары бар, сондықтан |g · Sn Δ Sn| / |Sn| әр g үшін 0-ге жуықтайды (Фөлнер). Егер μ Γ-де симметриялық ықтималдық өлшемі болса және оның тасылы Γ-ны тудырса, онда μ бойынша конволюция l2(Γ) кеңістігінде 1 нормасы бар операторды анықтайды (Кестен). Егер Γ (бөлінетін) Банах кеңістігінде изометриялар арқылы әрекет етсе және f ∈ l∞(Γ, E*) шектелген 1 коцикл болса, яғни f(gh) = f(g) + g · f(h), онда f – 1 косымша, яғни f(g) = g · φ − φ E*-дегі кейбір φ үшін (Б. Э. Джонсон). Қысқартылған топтық C* алгебрасы (қ.ж. қысқартылған топтық C* алгебрасы Cr*(G)) ядролық. Қысқартылған топтық C* алгебрасы квазидиагональды (J. Розенберг, А. Тикуисис, С. Уайт, В. Винтер). Γ фон Нейман тобының алгебрасы (топтарға байланысты фон Нейман алгебраларын қараңыз) гиперконекті (А. Коннс). А. Коннс сондай-ақ кез келген байланысқан жергілікті компактты топтың фон Нейман тобының алгебрасы гиперконекті екенін дәлелдегенін ескеріңіз, сондықтан соңғы шарт байланысқан топтар жағдайында қолданылмайды. Аменалдылық белгілі бір операторлардың спектрлік теориясымен байланысты. Мысалы, жабық Риманн манифольдінің фундаменталды тобы аменалды, егер және тек егер манифольдтің әмбебап жабынындағы Лапласиан спектрінің төменгі шегі 0 болса ғана.
The measure is a probability measure: the measure of the whole group G is 1. The measure is finitely additive: given finitely many disjoint subsets of G, the measure of the union of the sets is the sum of the measures. The measure is left invariant: given a subset A and an element g of G, the measure of A equals the measure of gA. (gA denotes the set of elements ga for each element a in A. That is, each element of A is translated on the left by g.)
This definition can be summarized thus: G is amenable if it has a finitely additive left invariant probability measure. Given a subset A of G, the measure can be thought of as answering the question: what is the probability that a random element of G is in A? It is a fact that this definition is equivalent to the definition in terms of L∞(G). Having a measure μ on G allows us to define integration of bounded functions on G. Given a bounded function f: G → R, the integral
is defined as in Lebesgue integration. (Note that some of the properties of the Lebesgue integral fail here, since our measure is only finitely additive.) If a group has a left invariant measure, it automatically has a bi invariant one. Given a left invariant measure μ, the function μ−(A) = μ(A−1) is a right invariant measure. Combining these two gives a bi invariant measure:
The equivalent conditions for amenability also become simpler in the case of a countable discrete group Γ. For such a group the following conditions are equivalent:
Γ is amenable. If Γ acts by isometries on a (separable) Banach space E, leaving a weakly closed convex subset C of the closed unit ball of E* invariant, then Γ has a fixed point in C.
There is a left invariant norm continuous functional μ on ℓ∞(Γ) with μ(1) = 1 (this requires the axiom of choice). There is a left invariant state μ on any left invariant separable unital C* subalgebra of ℓ∞(Γ). There is a set of probability measures μn on Γ such that ||g · μn − μn||1 tends to 0 for each g in Γ (M. M. Day). There are unit vectors xn in ℓ2(Γ) such that ||g · xn − xn||2 tends to 0 for each g in Γ (J. Dixmier). There are finite subsets Sn of Γ such that |g · Sn Δ Sn| / |Sn| tends to 0 for each g in Γ (Følner). If μ is a symmetric probability measure on Γ with support generating Γ, then convolution by μ defines an operator of norm 1 on ℓ2(Γ) (Kesten). If Γ acts by isometries on a (separable) Banach space E and f in ℓ∞(Γ, E*) is a bounded 1 cocycle, i. e. f(gh) = f(g) + g·f(h), then f is a 1 coboundary, i. e. f(g) = g·φ − φ for some φ in E* (B. E. Johnson). The reduced group C* algebra (see the reduced group C* algebra Cr*(G)) is nuclear. The reduced group C* algebra is quasidiagonal (J. Rosenberg, A. Tikuisis, S. White, W. Winter). The von Neumann group algebra (see von Neumann algebras associated to groups) of Γ is hyperfinite (A. Connes). Note that A. Connes also proved that the von Neumann group algebra of any connected locally compact group is hyperfinite, so the last condition no longer applies in the case of connected groups. Amenability is related to spectral theory of certain operators. For instance, the fundamental group of a closed Riemannian manifold is amenable if and only if the bottom of the spectrum of the Laplacian on the L2 space of the universal cover of the manifold is 0.
Қасиеттері
Кез келген (жабық) топтың бағынышты топтары бағынышты болады. Бағынышты топтың кез келген фактор-тобы бағынышты болады. Бағынышты топтың бағынышты топпен жасалған топтық кеңейтілуі қайтадан бағынышты болады. Атап айтқанда, бағынышты топтардың шекті тікелей көбейтінділері бағынышты, бірақ шексіз көбейтінділер міндетті түрде бағынышты болмайды. Бағынышты топтардың тікелей лиміттері бағынышты болады. Атап айтқанда, егер топ бағынышты кіші топтардың бағытталған біріктірілісі ретінде жазыла алса, онда ол бағынышты болады. Бағынышты топтар унитаризацияланады; керісіншесі ашық мәселе болып қалады. Саналатын дискретті бағынышты топтар Орнштейннің изоморфизм теоремасын қанағаттандырады.
Мысалдар
Шекті топтар қолжетімді. Дискретті анықтамамен есептеу шарасын қолданыңыз. Жалпы алғанда, компактты топтар қолжетімді. Haar шарасы – бұл инвариантты орташа (жалпы шарасы 1-ге тең болатын бірегей шара). Бүтін сандар тобы қолжетімді (ұзындығы шексіздікке ұмтылатын интервалдар тізбегі Фөлнер тізбегі болып табылады). Z тобындағы ықшамдыққа қатысты инвариантты, шекті қосылатын ықтималдық шараның болуы да осылайша Хан-Банах теоремасынан оңай шығады. S операторы l∞(Z тізбектік кеңістігінде (Sx)i = xi+1 арқылы анықталады, барлық x ∈ l∞(Z үшін, ал u ∈ l∞(Z тұрақты тізбек ui = 1, барлық i ∈ Z үшін. Кез келген y ∈ Y:=range(S − I) элементінің u-дан 1-ге тең немесе одан үлкен қашықтығы бар (әйтпесе yi = xi+1, xi оң болады және нөлден қашықтықта шектеледі, сондықтан xi шектеулі бола алмайды). Бұл Ru + Y қосалқы кеңістігінде tu + y-ді t-ге бейнелейтін жақсы анықталған нормасы 1-ге тең сызықтық форма бар екенін білдіреді. Хан-Банах теоремасы бойынша соңғысы l∞(Z бойынша нормасы 1-ге тең сызықтық кеңейтімді қабылдайды, бұл құрылымы бойынша Z-де ықшамдыққа қатысты инвариантты, шекті қосылатын ықтималдық шара болып табылады. Егер жергілікті компактты топтағы әрбір конъюгация класының компакт жабылуы болса, онда топ қолжетімді. Бұл қасиетке ие топтарға компактты топтар, жергілікті компактты абелдік топтар және шекті конъюгация кластары бар дискретті топтар жатады. Жоғарыда көрсетілген тікелей шек қасиеті бойынша, топтың барлық шекті түрде туындаған кіші топтары қолжетімді болса, онда топ қолжетімді. Яғни, жергілікті қолжетімді топтар қолжетімді. Шекті түрде туындаған абелдік топтардың негізгі теоремасы бойынша, абелдік топтар қолжетімді. Жоғарыда көрсетілген кеңейтім қасиетінен топтың шекті индекске ие қолжетімді кіші тобы болса, онда топ қолжетімді. Яғни, іс жүзінде қолжетімді топтар қолжетімді. Бұдан әрі, барлық шешілетін топтар қолжетімді. Жоғарыда келтірілген мысалдардың барлығы элементарлы қолжетімді. Төмендегі мысалдардың бірінші класы орташа өсу топтарының болуына байланысты элементарлы емес қолжетімді мысалдарды көрсетуге болады. Субэкспоненциалды өсудің шекті түрде туындаған топтары қолжетімді. Сәйкес келетін шарлар тізбегі Фөлнер тізбегін береді. Шекті түрде туындаған шексіз қарапайым топтарды элементарлы қолжетімді топтарды құрастыру үшін қолданылатын бутстрап конструкциялары арқылы алуға болмайды. Ющенко мен Монодтың еңбектеріне сүйене отырып, мұндай қарапайым топтардың қолжетімділігі элементарлы емес мысалдарды ұсынады.
Үлгі жоқ
Егер саналатын дискретті топта екі генератордағы (абельдік емес) еркін кіші топ болса, онда ол қолайлы емес. Бұл мәлімдемеге кері байланыс – фон Нейманның болжамы, ол 1980 жылы Ольшанский өзінің Тарски монстрларын пайдаланып жоққа шығарды. Адиан кейіннен еркін Бернсайд топтарының қолайлы еместігін көрсетті: олар периодты болғандықтан, екі генератордағы еркін топты қамтуы мүмкін емес. Бұл топтар шекті түрде туындайды, бірақ шекті түрде берілмейді. Дегенмен, 2002 жылы Сапир мен Ольшанский шекті түрде берілген қарсы мысалдарды тапты: бүтін сандарға қатынасы бар периодты қалыпты кіші топқа ие шекті түрде берілген топтар. Алайда, шекті түрде туындаған сызықтық топтар үшін фон Нейманның болжамы Титс альтернативасы бойынша дұрыс: k өрісіндегі GL(n,k) кез келген кіші тобында шекті индекске ие қалыпты шешілетін кіші топ болады (соның салдарынан ол қолайлы) немесе екі генератордағы еркін топ болады. Титс дәлелі алгебралық геометрияны қолданғанмен, Гвиварч кейіннен В. Оселедцтің мультипликативтік эргодикалық теоремасына негізделген аналитикалық дәлел тапты. Титс альтернативасының аналогтары топтардың көптеген басқа кластары үшін дәлелденді, мысалы, оң емес қисықтығы бар 2 өлшемді симплициалды кешендердің негізгі топтары.