Witt 型李超代數的極大根階化子代數

柴姝楠,劉文德

(哈爾濱師范大學數學科學學院,黑龍江哈爾濱　150025)

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Witt 型李超代數的極大根階化子代數

柴姝楠,劉文德

(哈爾濱師范大學數學科學學院,黑龍江哈爾濱150025)

摘要：設W(m,n)是特征p＞3的代數閉域上有限維Witt型李超代數.證明了W(m,n)的極大根階化子代數一定是其極大Z-階化子代數,從而刻畫了W(m,n)的所有極大根階化子代數.結果有助于理解Witt型李超代數W(m,n)的內在性質.

關鍵詞：Witt型李超代數; Cartan子代數;極大根階化子代數

1　引言

李超代數是一個活躍的研究領域,它的研究主要包括表示理論和結構理論.在結構理論中,極大子代數的刻畫是一個重要研究方向. 1952年, E. Dynkin在文獻[1]中給出了某些典型群的極大子群結構,在文獻[2]中對復數域上有限維單李代數的極大子代數進行了分類. 1997年, Shchepochki將Dynkin的結論推廣到了矩陣李超代數上[3].近年來,對于極大子代數的研究取得了重要的進展. 2004年,文獻[4]確定了結合或超對合結合的中心單超代數的極大子代數,文獻[5-6]確定了10維Kac Jordan超代數的極大子代數以及帶有半單偶部的單特殊Jordan型超代數的極大子代數. 2009年,文獻[7]研究了特征p＞3的代數閉域上的Cartan型李超代數K的全深度極大子代數.文獻[8-9]刻畫了特征p＞3的代數閉域上的Z-階化Witt型李超代數偶部的可分解極大階化子代數以及限制Witt型李超代數偶部的可約極大階化子代數.文獻[10-11]分別確定了特征零和特征p＞3的代數閉域上的Cartan型李超代數的極大Z-階化子代數.文獻[12]確定了特征零代數閉域上的Witt型李超代數的極大根階化子代數.

本文證明了特征p＞3的代數閉域上的Witt型李超代數W(m,n)的極大根階化子代數一定是其極大Z-階化子代數,同時說明了W(m,n)的所有極大Z-階化子代數除了不可約的恰好為W(m,n)的所有極大根階化子代數.從而借助文獻[11]中對于特征p＞3的代數閉域上的Witt型李超代數W(m,n)的極大Z-階化子代數的刻畫,給出了Witt型李超代數W(m,n)的極大根階化子代數.這有助于理解Witt型李超代數W(m,n)的內在性質.

本文約定F是特征p＞3的代數閉域, Z和?分別表示整數和非負整數集,是整數模2的剩余類環.令m,n∈?{1}是兩個固定的整數.符號|x|表示Z2-齊次元素x 的Z2-次數, zd(x)表示Z-齊次元素x的Z-次數.

2　基本概念

為方便,設

設O(m)是F上的具有基

的有限維除冪代數.對于εi= (δi1,δi2,···,δim),簡記x(εi)為xi,i∈I0.設Λ(n)是F上有n個變量的外代數,令

若u∈sh(k),則記

是一個由O(m)的平凡Z2-階化與Λ(n)的自然Z2-階化誘導的結合超代數.設?1,···,?m+n是超代數O(m,n)的超導子,滿足?i(xj) =δij,|?i| = |xi|,i,j∈I.令

則W(m,n)是有限維單李超代數,稱之為Witt型李超代數.

設W(m,n)中元素的Z-次數為zd(xi) =?zd(?i) = 1.為簡便,以下將O(m,n),W(m,n)分別簡記為O,W.置ξ= m(p?1) + n,則有

3　極大根階化子代數

設g是一個李超代數, h是g的Cartan子代數, g關于h有如下的根空間分解:

其中

設g′為g的子代數,如果g′滿足:則稱g′為g的根階化子代數.如果g′/= g,并且真包含g′的g的根階化子代數只有g,則稱g′為g的極大根階化子代數.

令h=spanF{xi?i| i∈I},容易驗證h為W的Cartan子代數,稱為標準Cartan子代數.設ηi是xi?i的對偶基,即ηi(xj?j)=δij,i,j∈I.令?i表示Wi關于h的根集, i=?1,0,1,···,ξ?1.于是有

表1　W的根集

其中ηu=ηi1+ηi2+···+ηik.稱?=??1∪?0∪···∪?ξ?1為W的根系.

引理3.1設M是g的子代數, h是g的Cartan子代數,如果M是g的h-子模,則M 是g的根階化子代數.特別地, W的包含標準Cartan子代數h的Z-階化子代數也是其根階化子代數.

證明由于M是g的h-子模,故[h,M]?M,因此M關于h有一個根空間分解,由根空間及根階化子代數的定義易知, M是g的根階化子代數.

引理3.2 W的根階化子代數也是其Z-階化子代數.

證明設M是W的任意一個根階化子代數,顯然有[h,M]?M.令?M表示M關于h的根集,由表1可知?i∩?j=?,i /= j.于是

即M的每一個根空間都包含于W的一個階化項,故M是W的Z-階化子代數.

引理3.3 W的極大根階化子代數一定包含W的標準Cartan子代數h.

證明設M是W的任意一個極大根階化子代數,?M表示M關于h的根集.下面分兩種情況來證明.

情形1當?M=?時,由于dimWα=1,其中

則Wα?M.從而

(a)當k∈I0時,上式為:

(b)當k∈I1時,上式為:

故Wβ?M,其中

同理可證, Wγ?M,其中

又

從而h?M,于是有M = W,矛盾于M的極大性.

命題3.1 W的極大根階化子代數一定是其極大Z-階化子代數.

證明設M是W的任意一個極大根階化子代數,由引理3.2與引理3.3可知, M是W的Z-階化子代數,并且h?M.若存在W的一個Z-階化子代數K,滿足則由引理3.1可知, K也是W的根階化子代數,這與M的極大性矛盾.

設M是W的極大根階化子代數,由命題3.1和文獻[11]可知, M滿足下列條件之一:

(I) M?1=0;

(II) M?1/= 0且M?1/= W?1;

(III) M?1=W?1且M0=W0;

(IV) M?1=W?1但M0/= W0.

引理3.4 W的包含標準Cartan子代數h的極大Z-階化子代數一定是其極大根階化子代數.

證明設M是W的任意一個包含標準Cartan子代數h的極大Z-階化子代數,則由引理3.1可知, M是W的根階化子代數.若存在W的一個根階化子代數K,滿足則由引理3.2可知, K也是W的Z-階化子代數,這與M的極大性矛盾,故M是W的極大根階化子代數.

引理3.5 W的(I)型, (II)型和(III)型的極大根階化子代數恰好分別是W的(I)型, (II)型和(III)型的極大Z-階化子代數.

證明由命題3.1可知,只需證明W的(I)型, (II)型和(III)型的任意一個極大Z-階化子代數M也分別是W的(I)型, (II)型和(III)型的極大根階化子代數.

情形1當M為(I)型時,結論顯然成立.

情形2當M為(II)型時,由文獻[11]中定理4.1可知,

其中

V是W?1的一個非平凡子空間.顯然, h?M0(V ),于是由引理3.4可知, M是W的極大根階化子代數.

情形3當M為(III)型時,由于M0=W0,則h?M0.同理M是W的極大根階化子代數.

設g0是W0的一個子代數,若W?1作為g0-模(不)可約,則稱g0(不)可約.設是W的一個(IV)型的Z-階化子代數,若g0(不)可約,則稱g(不)可約.

命題3.2 W的(IV)型的所有極大根階化子代數作為其Z-階化子代數都是可約的.

證明設M是W的(IV)型的任意一個極大根階化子代數,由引理3.2可知, M也是W 的Z-階化子代數,則只需證明M0可約.由引理3.3可知, h?M0,令?M0表示M0所對的根集,則?M0/=?0.若ηi?ηj/∈?M0,則對于任意的k /= i且k /= j,或ηi?ηk/∈?M0, 或ηk?ηj/∈?M0.記

由M的極大性可知, M0也是W0的極大根階化子代數,因此上述兩式不能同時成立,由此可知I=I′∪I′′且I′∩I′′=?.此時,

引理3.6 W的(IV)型的極大根階化子代數恰好是W的(IV)型的極大可約Z-階化子代數.

證明由命題3.1與命題3.2可知,只需證明W的(IV)型的任意一個極大可約Z-階化子代數M也是W的(IV)型的極大根階化子代數.由文獻[11]中定理5.1可知,

其中

顯然, h?M0(V ),于是由引理3.4可知, M是W的極大根階化子代數.

定理3.1設M是W的極大根階化子代數,則下述結論成立:

V是W?1的任意一個非平凡子空間;

(3)若M為(III)型,

(a)如果m?n + 1≡0 (mod p),那么

(b)如果m?n + 1 /≡0 (mod p),那么

或者

其中

參考文獻

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2010 MSC: 17B05

Maximal root-graded subalgebras of Witt Lie superalgebras

Chai shu′nan , Liu Wende
(Department of Mathematics, Harbin Normal University, Harbin 150025, China)

Abstract:Let W(m,n) be the finite dimensional Witt Lie superalgebras over algebraically closed fields of characteristic p＞3. We prove that maxmimal root-graded subalgebras of W(m,n) are maximal Z-graded subalgebras of W(m,n). Then we characterize all maximal root-graded subalgebras of W(m,n). It is helpful to further understand the intrinsic properties of Witt Lie superalgebras W(m,n).

Key words:Witt Lie superalgebras, Cartan subalgebras, maximal root-graded subalgebras

通訊作者：劉文德(1965-),博士,教授,研究方向：李代數與李超代數.

作者簡介：柴姝楠(1993-),碩士生,研究方向：李代數與李超代數.

基金項目：國家自然科學基金(1171055, 11471090, 11501151);黑龍江省自然科學基金(A2015003).

收稿日期：2015-06-18.

DOI：10.3969/j.issn.1008-5513.2016.01.009

中圖分類號：O152.5

文獻標識碼：A

文章編號：1008-5513(2016)01-0060-07