5. 자유 아벨 군에서의 곱
''G''가 군이고, ''H'', ''K'', ''L''이 부분군이라고 하자. 특정 유한성 조건 하에서, (''H'', ''K'')-이중 잉여류와 (''K'', ''L'')-이중 잉여류 집합에 의해 생성된 자유 아벨 군 사이에 곱셈 연산을 정의할 수 있다. 이 곱의 결과는 (''H'', ''L'')-이중 잉여류 집합에 의해 생성된 자유 아벨 군의 원소가 된다. 즉, 다음과 같은 쌍선형 사상이 존재한다.
:
간단히 ''G''가 유한하다고 가정해 보자. 이 곱을 정의하기 위해, 이러한 자유 아벨 군을 ''G''의 군환을 이용하여 재해석한다. '''Z'''[''H'' \ ''G'' / ''K'']의 모든 원소는 다음과 같은 형태를 가진다.
:
여기서 는 ''H'' \ ''G'' / ''K''의 원소로 인덱싱된 정수 집합이다. 이 원소는 ''H'' \ ''G'' / ''K'' 상의 '''Z''' 값을 갖는 함수, 즉 로 해석될 수 있다. 이 함수는 원소 ''x''를 이중 잉여류 ''HxK''로 보내는 사영 를 통해 ''G'' 상의 함수로 끌어올릴 수 있다. 그 결과 함수는 가 된다. 이 함수는 구성 방식에 따라 ''H''에 대해 좌측 불변이고 ''K''에 대해 우측 불변이다. 이에 대응하는 군환 '''Z'''[''G'']의 원소는 다음과 같다.
:
이 원소는 ''H''에 의한 좌측 곱셈과 ''K''에 의한 우측 곱셈에 대해 불변이다. 개념적으로 이 원소는 각 이중 잉여류 ''HxK''를 그것이 포함하는 원소들의 합으로 대체하여 얻어지며, ''G''의 유한성은 이 합이 유한함을 보장한다. 반대로, ''H''에 대해 좌측 불변이고 ''K''에 대해 우측 불변인 '''Z'''[''G'']의 모든 원소는 '''Z'''[''H'' \ ''G'' / ''K'']에 있는 어떤 원소(함수)를 끌어올린 것이다. 유사한 설명이 '''Z'''[''K'' \ ''G'' / ''L'']과 '''Z'''[''H'' \ ''G'' / ''L'']에도 적용된다.
'''Z'''[''H'' \ ''G'' / ''K''], '''Z'''[''K'' \ ''G'' / ''L''], '''Z'''[''H'' \ ''G'' / ''L'']의 원소를 '''Z'''[''G'']의 불변 원소로 해석할 때, 위에서 정의한 곱은 '''Z'''[''G'']에서의 곱셈과 정확히 일치한다. 실제로, ''H''-좌측 불변 원소와 ''L''-우측 불변 원소의 곱이 여전히 ''H''-좌측 불변이고 ''L''-우측 불변임을 확인하는 것은 간단하다. 곱의 쌍선형성은 '''Z'''[''G'']에서의 곱셈이 쌍선형이라는 점에서 바로 따라 나온다. 또한, 만약 ''M''이 ''G''의 네 번째 부분군이라면, (''H'', ''K'')-, (''K'', ''L'')-, (''L'', ''M'')-이중 잉여류의 곱은 결합 법칙을 만족한다. '''Z'''[''G'']에서의 곱은 ''G'' 상의 함수의 컨볼루션에 해당하므로, 이 곱을 컨볼루션 곱(convolution product)이라고 부르기도 한다.
중요한 특수한 경우는 일 때이다. 이 경우, 곱은 다음과 같은 쌍선형 함수가 된다.
:
이 곱셈 연산은 '''Z'''[''H'' \ ''G'' / ''H'']를 결합 환으로 만든다. 이 환의 항등원은 자명한 이중 잉여류 [''H'']에 해당한다. 일반적으로 이 환은 비가환환이다. 예를 들어, 만약 (자명 부분군)이면, 이 환은 군환 '''Z'''[''G'']와 같으며, 군환은 기반 군 ''G''가 아벨 군일 경우에만 가환환이다.
만약 ''H''가 정규 부분군이라면, ''H''-이중 잉여류는 몫군 ''G'' / ''H''의 원소와 동일하므로, '''Z'''[''H'' \ ''G'' / ''H''] 상의 곱은 군환 '''Z'''[''G'' / ''H'']에서의 곱과 같다. 특히, 이는 ''G'' / ''H'' 상의 함수의 일반적인 컨볼루션이다. 이 경우, 환은 ''G'' / ''H''가 아벨 군일 때, 즉 ''H''가 ''G''의 교환자 부분군을 포함할 때만 가환이다.
만약 ''H''가 정규 부분군이 아니라면, '''Z'''[''H'' \ ''G'' / ''H'']는 ''G''가 비아벨 군일 경우에도 가환일 수 있다. 고전적인 예는 두 헤케 연산자의 곱이다. 이는 헤케 대수에서의 곱셈 연산인데, 군 ''G''가 비아벨 군인 모듈러 군이고 부분군 ''H''가 산술 부분군이며 교환자 부분군을 포함하지 않더라도 가환성을 가진다. 컨볼루션 곱의 가환성은 겔판드 쌍의 개념과 밀접하게 관련되어 있다.
군 ''G''가 위상군일 경우, 각 이중 잉여류에서 좌측 및 우측 잉여류의 수가 유한하다는 가정을 완화할 수 있다. 군환 '''Z'''[''G'']는 또는 와 같은 함수 공간의 대수로 대체되고, 합은 적분으로 대체된다. 곱셈 연산은 여전히 컨볼루션에 해당한다. 예를 들어, 이러한 구조는 국소 콤팩트 군의 헤케 대수에서 나타난다.
6. 응용
군 가 집합 에 대해 추이적 군 작용을 가질 때, 의 특정 이중 잉여류 분해를 계산하면 가 에 작용하는 구조에 대한 추가 정보를 얻을 수 있다. 특히, 가 어떤 원소 의 안정 부분군이면, 는 이중 잉여류 정확히 두 개로 분해되며, 이는 가 의 서로 다른 원소 쌍들의 집합에 대해 추이적으로 작용하는 경우에만 해당한다. 이 작용에 대한 자세한 내용은 2-추이적 군 문서를 참조할 수 있다.
이중 잉여류는 의 표현이 의 유도 표현을 구성하는 데 사용된 다음, 로 제한될 때 표현론과 관련하여 중요하다. 해당 이중 잉여류 구조는 결과 표현이 어떻게 분해되는지에 대한 정보를 담고 있다. 유한군의 경우, 이는 매키의 분해 정리이다.
또한, 함수 해석에서도 중요한데, 어떤 중요한 경우에 부분군 에 의해 좌변 및 우변 불변인 함수가 합성곱 하에서 가환환을 형성할 수 있다. 겔판트 쌍을 참조할 수 있다.
기하학에서 클리포드-클라인 형식은 이중 잉여류 공간 이며, 여기서 는 환원적 리 군, 는 닫힌 부분군이고, 는 균질 공간 에 제대로 불연속적으로 작용하는 (의) 이산 부분군이다.
수론에서, 모듈라 군의 합동 부분군 에 해당하는 헤케 대수는 이중 잉여류 공간 의 원소에 의해 생성된다. 대수 구조는 위에서 설명한 이중 잉여류의 곱셈에서 얻어진다. 특히 중요한 것은 이중 잉여류 또는 에 해당하는 헤케 연산자 이며, 여기서 (이들은 과 이 서로소인지 여부에 따라 다른 속성을 갖는다)와, 다이아몬드 연산자 는 이중 잉여류 에 의해 주어지며, 여기서 이고 을 필요로 한다 (의 선택은 답에 영향을 미치지 않는다).
본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.
문의하기 : help@durumis.com