Введение
В проективной геометрии и линейной алгебре проективная ортогональная группа PO - это индуцированное действие ортогональной группы квадратного пространства V = (V,Q) на связанное проективное пространство P ((V). Явно, проективная ортогональная группа - это группа квот PO(V) = O(V) / ZO(V) = O(V) / {±I} где O(V) - это ортогональная группа (V) и ZO(V) = {±I} - подгруппа всех ортогональных скалярных преобразований V , которые состоят из тождества и отражения через начало. Эти скаляры выделены, потому что они действуют тривиально на проективное пространство и образуют ядро действия, а обозначение "Z" происходит потому, что скалярные преобразования являются центром ортогональной группы. Проективная специальная ортогональная группа, PSO, определяется аналогично, как индуцированное действие специальной ортогональной группы на ассоциированное проективное пространство. Явно: PSO(V) = SO(V) / ZSO(V), где SO(V) - специальная ортогональная группа над V и ZSO(V) - подгруппа ортогональных скалярных преобразований с детерминантом единицы. Здесь ZSO является центром SO, и тривиальна в нечетном измерении, в то время как равна {±1} в четном измерении это нечетное/четное различие происходит во всей структуре ортогональных групп. По аналогии с GL/SL и GO/SO проективную ортогональную группу также иногда называют проективной общей ортогональной группой и обозначают PGO. Как и ортогональная группа, проективная ортогональная группа может быть определена на любом поле и с различными квадратными формами, хотя, как и в случае с обычной ортогональной группой, основной упор делается на реальную положительную определенную проективную ортогональную группу; другие поля разрабатываются в обобщениях ниже. Если не указано иное, в дальнейшем PO и PSO будут относиться к реальным положительным определенным группам. Как спиновые группы и пин-группы, которые являются скорее покрытиями, чем долей (специальных) ортогональных групп, проективные (специальные) ортогональные группы представляют интерес для (проективных) геометрических аналогов евклидовой геометрии, как связанные группы Лай, и в теории представления. Более сущностно, (реальная положительная определенная) проективная ортогональная группа PO может быть определена как изометрия эллиптического пространства (в смысле эллиптической геометрии), в то время как PSO может быть определена как ориентация, сохраняющая изометрии эллиптического пространства (когда пространство ориентируемо; в противном случае PSO = PO).
PO(V) = O(V)/ZO(V) = O(V)/{±I}
where O(V) is the orthogonal group of (V) and ZO(V)={±I} is the subgroup of all orthogonal scalar transformations of V – these consist of the identity and reflection through the origin. These scalars are quotiented out because they act trivially on the projective space and they form the kernel of the action, and the notation "Z" is because the scalar transformations are the center of the orthogonal group. The projective special orthogonal group, PSO, is defined analogously, as the induced action of the special orthogonal group on the associated projective space. Explicitly:
PSO(V) = SO(V)/ZSO(V)
where SO(V) is the special orthogonal group over V and ZSO(V) is the subgroup of orthogonal scalar transformations with unit determinant. Here ZSO is the center of SO, and is trivial in odd dimension, while it equals {±1} in even dimension – this odd/even distinction occurs throughout the structure of the orthogonal groups. By analogy with GL/SL and GO/SO, the projective orthogonal group is also sometimes called the projective general orthogonal group and denoted PGO. Like the orthogonal group, the projective orthogonal group can be defined over any field and with varied quadratic forms, though, as with the ordinary orthogonal group, the main emphasis is on the real positive definite projective orthogonal group; other fields are elaborated in generalizations, below. Except when mentioned otherwise, in the sequel PO and PSO will refer to the real positive definite groups. Like the spin groups and pin groups, which are covers rather than quotients of the (special) orthogonal groups, the projective (special) orthogonal groups are of interest for (projective) geometric analogs of Euclidean geometry, as related Lie groups, and in representation theory. More intrinsically, the (real positive definite) projective orthogonal group PO can be defined as the isometries of elliptic space (in the sense of elliptic geometry), while PSO can be defined as the orientation preserving isometries of elliptic space (when the space is orientable; otherwise PSO = PO).
Общие свойства
PSO и PO являются бесцентровыми, как и PSL и PGL; это связано с тем, что скалярные матрицы являются не только центром SO и O, но и гиперцентром (коэффициент по центру не всегда дает бесцентровую группу). PSO - максимально компактная подгруппа в проективной специальной линейной группе PSL, в то время как PO - максимально компактная в проективной общей линейной группе PGL. Это аналогично тому, как SO является максимально компактным в SL, а O - максимально компактным в GL.
Теория представления
PO представляет основной интерес в теории представлений: групповой гомоморфизм G → PGL называется проективным представлением G, так же, как карта G → GL называется линейным представлением G, и так же, как любое линейное представление может быть сведено к карте G → O (принимая инвариантный внутренний продукт), любое проективное представление может быть сведено к карте G → PO. См. проективную линейную группу: теорию представления для дальнейшего обсуждения.
Подгруппы
Подгруппы проективной ортогональной группы соответствуют подгруппам ортогональной группы, которые содержат -I (имеют центральную симметрию). Как всегда с долючной картой (по теореме решетки), существует связь Галуа между подгруппами O и PO, где присоединение на O (данное путем принятия изображения в PO, а затем преобразования в O) просто добавляет −I, если отсутствует. Особый интерес представляют дискретные подгруппы, которые могут быть реализованы как симметрии проективных политопов они соответствуют (дискретным) точечным группам, которые включают центральную симметрию. Сравните с дискретными подгруппами спиновой группы, особенно с трехмерным случаем бинарных полиэдрических групп. Например, в 3-х измерениях 4 из 5 платонических твердых тел имеют центральную симметрию (куб/октаэдр, додекаэдр/икозаэдр), в то время как тетраэдр не имеет центральной симметрии, хотя полученная группа симметрии такая же, как у куба/октаэдра.
Банки
Так же, как ортогональная группа является структурной группой векторных пучков, проективная ортогональная группа является структурной группой проективных пучков, а соответствующее классифицирующее пространство обозначается как BPO.
Обобщения
Как и в случае с ортогональной группой, проективная ортогональная группа может быть обобщена двумя основными способами: изменением поля или изменением квадратной формы. Кроме действительных чисел, основной интерес представляет комплексные числа или конечные поля, в то время как (над действительными) квадратные формы также могут быть неопределенными формами и обозначаются PO ((p, q) их подписью. Комплексную проективную ортогональную группу, PO ((n,C) не следует путать с проективной унитарной группой, PU ((n): PO сохраняет симметричную форму, в то время как PU сохраняет герметическую форму PU - это симметрии сложного проективного пространства (сохраняя метрику FubiniStudy). В полях с характеристикой 2 возникают дополнительные осложнения: квадратные формы и симметричные двулинейные формы больше не эквивалентны, 1=I = −I, и детерминанту необходимо заменить инвариантом Диксона.
Определенные поля
Проективная ортогональная группа над конечным полем используется при построении семейства конечных простых групп типа Ли, а именно групп Шевалье типа Dn. Ортогональная группа над конечным полем, O{\displaystyle O} , n,q {\\displaystyle O} , не проста, поскольку имеет SO в качестве подгруппы и нетривиальный центр ({±I}) (отсюда PO как коэффициент). Оба они фиксируются путем перехода к PSO, но сама PSO не является в целом простой, и вместо этого нужно использовать подгруппу (которая может быть индекса 1 или 2), определяемую нормой спинора (в нечетных характеристиках) или квазидетерминантой (в четных характеристиках). Квазидетерминант может быть определен как (−1) D, где D - инвариант Диксона (это детерминант, определенный инвариантом Диксона), или с точки зрения измерения фиксированного пространства.