Введение

Теорема в теории представлений линейных алгебраических групп. В математике теорема Ли – Колчина — это теорема в теории представлений линейных алгебраических групп; теорема Ли является аналогом для линейных алгебр Ли. Она утверждает, что если G — связная и разрешимая линейная алгебраическая группа, определенная над алгебраически замкнутым полем, и ρ — представление на ненулевом конечномерном векторном пространстве V, то существует одномерное линейное подпространство L пространства V, такое что

То есть, ρ(G) имеет инвариантную прямую L, на которой G, следовательно, действует посредством одномерного представления. Это эквивалентно утверждению, что V содержит ненулевой вектор v, который является общим (одновременным) собственным вектором для всех элементов G. Из этого непосредственно следует, что каждое неприводимое конечномерное представление связной и разрешимой линейной алгебраической группы G имеет размерность один. Фактически, это еще один способ сформулировать теорему Ли – Колчина. Результат для алгебр Ли был доказан, а для алгебраических групп — теорема Бореля о неподвижных точках обобщает теорему Ли – Колчина.

Триангуляризация

Иногда эту теорему также называют теоремой триангуляризации Ли — Колчина, поскольку по индукции из неё следует, что относительно подходящего базиса V образ имеет треугольную структуру; иными словами, группа-образ сопряжена в GL(n, K) (где n = dim V) с подгруппой группы T верхнетреугольных матриц, стандартной подгруппой Бореля в GL(n, K): образ одновременно приводима к треугольному виду. В частности, теорема применима к подгруппе Бореля полупростой линейной алгебраической группы G.

Контрпример

Если поле K не является алгебраически замкнутым, теорема может не выполняться. Стандартный единичный круг, рассматриваемый как множество комплексных чисел с абсолютной величиной один, является одномерной коммутативной (и, следовательно, разрешимой) линейной алгебраической группой над полем вещественных чисел, имеющей двумерное представление в специальную ортогональную группу SO(2) без инвариантной (вещественной) прямой. В этом случае образ является ортогональной матрицей.