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).

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.