Кіріспе

Математикада матрицалық топ — матрицалық көбейту операциясы арқылы анықталған, белгілі бір K өрісіндегі инвертирленетін матрицалардан тұратын G тобы. Сызықтық топ — матрицалық топқа изоморфты топ (яғни, K өрісінде адал, шекті өлшемді бейнелеуге ие). Кез келген шекті топ сызықтық болады, себебі оны Кейли теоремасын пайдаланып, пермутациялық матрицалар арқылы көрсетуге болады. Шексіз топтардың арасында сызықтық топтар қызықты және зерттеуге ыңғайлы класс құрайды. Сызықтық емес топтарға "тыныш үлкен" топтар (мысалы, шексіз жиынның пермутацияларының тобы) немесе патологиялық мінез-құлық көрсететін топтар (мысалы, шекті түрде жасалған шексіз бұрылыс топтары) жатады.

Классикалық топтар және осыған байланысты мысалдар

Классикалық топтар деп аталатын топтар жоғарыдағы 1-ші және 2-ші мысалдарды жалпылайды. Олар сызықтық алгебралық топтар ретінде туындайды, яғни шекті сандағы теңдеулермен анықталатын GLn-нің кіші топтары ретінде. Негізгі мысалдар – ортогоналды, унитарлық және симплектикалық топтар, бірақ бөліну алгебраларын қолдану арқылы одан да көптерін құрастыруға болады (мысалы, кватернион алгебрасының бірлік тобы – классикалық топ). Осы топтарға қатысты проективті топтар да сызықтық болып келеді, бірақ бұл одан аз айқын. Мысалы, PSL2(R) тобы 2 × 2 матрицалар тобы емес, бірақ ол 3 × 3 матрицалар арқылы (қоса берілген бейнелеу) адал түрде бейнеленеді, оны жалпы жағдайда қолдануға болады. Көптеген Ли топтары сызықтық, бірақ барлығы емес. SL2(R) тобының жалпы жабыны сызықтық емес, сондай-ақ көптеген шешілетін топтар да сызықтық емес, мысалы, Хайзенберг тобының орталық циклдік кіші топқа бөлінуі. Классикалық Ли топтарының дискретті кіші топтары (мысалы, торлар немесе жіңішке топтар) – қызықты сызықтық топтардың мысалдары болып табылады.

Түпкіленген топтар

n реттік G шекті тобы кез келген K өрісі бойынша ең көп дегенде n дәрежелі сызықтық болып табылады. Бұл мәлімдеме кейде Кейли теоремасы деп аталады және G тобының сол (немесе оң) жақтан көбейту арқылы K[G] топтық сақинасына әсер етуі сызықтық және адал болуынан туындайды. Ли типіндегі шекті топтар (шекті өрістердегі классикалық топтар) шекті қарапайым топтардың маңызды тобы болып табылады, себебі олар шекті қарапайым топтардың жіктелуіндегі басым бөлігін құрайды.

Аяқтық түрде құрылған матрицалық топтар

Жоғарыдағы 4-ші мысал ерекше класс анықтау үшін тым жалпы болғандықтан (ол барлық сызықтық топтарды қамтиды), шекті индекс жиынтығы I-ге, яғни шекті түрде жасалған топтарға шектеу, көптеген қызықты мысалдар құруға мүмкіндік береді. Мысалы: Пинг-понг леммасын еркін топтар болатын сызықтық топтардың көптеген мысалдарын құру үшін қолдануға болады (мысалы, жасалған топ еркін). Арифметикалық топтар шекті түрде жасалатыны белгілі. Екінші жағынан, берілген арифметикалық топ үшін генераторлардың нақты жиынтығын табу қиын мәселе. Брейд топтары (олар шекті түрде берілген топ ретінде анықталады) шекті өлшемді кешенді векторлық кеңістікте адал сызықтық бейнелеуге ие, онда генераторлар нақты матрицалар арқылы әрекет етеді.

Геометриядан мысалдар

Кейбір жағдайларда геометриялық құрылымнан туындайтын бейнелеулерді қолдану арқылы көпқырлының негізгі тобының сызықтық екенін көрсету мүмкін. Мысалы, кемінде 2 туысы бар барлық жабық беттер гиперболалық Риманн беттері болып табылады. Біркелкілендіру теоремасы арқылы бұл оның негізгі тобының гиперболалық жазықтықтың изометрия тобындағы бейнесіне әкеледі, ол PSL2(R) -ге изоморфты және бұл негізгі топты Фуксиан тобы ретінде іске асырады. Бұл құрастырудың жалпылануы көпқырлыдағы (G,X) құрылымы түсінігімен беріледі. Тағы бір мысал – Сейферт көпқырлылығының негізгі тобы. Дегенмен, 3-көпқырлылардың барлық негізгі топтары сызықтық болатыны әлі белгісіз.

Сызықтық емес топтардың мысалдары

Сызықтық емес топтардың шексіз туынды мысалдарын келтіру қиын емес: мысалы, шексіз абельдік топ (Z/2Z)N x (Z/3Z)N сызықтық бола алмайды. Шеңберсіз жиынның симметриялық тобында осы топ қамтылғандықтан, ол да сызықтық емес. Шекті туынды мысалдарды табу күрделірек және көбінесе жоғарыда тізілген қасиеттердің бірін қолдануды қажет етеді. Кез келген шекті сызықтық топ қалдықпен шекті болғандықтан, ол бірқатар қарапайым да, шексіз де бола алмайды. Осылайша, шекті туынды шексіз қарапайым топтар, мысалы, Томпсонның F тобы және Хигман тобының максималдық дұрыс нормальды кіші тобына қатысты бөлігі сызықтық емес. Жоғарыда айтылған Титс альтернативасының салдары ретінде, Григорчук тобы сияқты орташа өсімді топтар сызықтық емес. Тағы да Титс альтернативасы бойынша, жоғарыда көрсетілгендей, фон Нейманның болжамына қарсы барлық мысалдар сызықтық емес. Бұған Томпсонның F тобы және Тарскидің монстр топтары кіреді. Бернсайд теоремасы бойынша, Тарскидің монстр топтары сияқты шексіз, шекті туынды торсиялық топтар сызықтық бола алмайды. Lie топтарының Sp(n, 1) торларының бөлігі ретінде алынған сызықтық емес гиперболалық топтардың мысалдары бар. Бос топтың сыртқы автоморфизм тобы Out(Fn) n кемінде 4 болғанда сызықтық емес екені белгілі. Өрім топтарымен салыстырғанда, > 1 туысты бетінің гомоморфизм класы тобы сызықтық бола ма деген сұрақ ашық күйде қалады.