表示論
馬施克定理
馬施克定理是讓有限群表示論如此良好的結構基石:在合適的域上,你絕不會被卡在某個有不變子空間卻拒絕分裂出去的表示上。一切都能分解。證明思想是一個動人的平均技巧:取任一補,再在群上平均,把它抹成一個不變補。
確切表述:設 G 為有限群,k 為特徵不整除 |G| 的域(例如任何特徵 0 的域,或適當特徵的有限域)。則 G 在 k 上的每個有限維表示都完全可約——等價地,每個 G 不變子空間都有 G 不變補,又等價地,群代數 k[G] 是半單環。
關於特徵的假設是本質的,絕非點綴。若 char(k) = p 整除 |G|,則平均算子 (1/|G|) sum rho(g) 無法構造(要除以零),半單性確實失效:這正是通往模表示論的門戶,那裡表示有真正不可分裂的擴張,乾淨的直和圖景就此崩塌。
為把不變子空間 W 從 V 中分裂出來,任取一個投影到 W 上的線性投影 p,作平均投影 p_0 = (1/|G|) 對 g 求和 rho(g) p rho(g)^{-1}。則 p_0 是 G 等變的且投到 W 上,故 ker(p_0) 即不變補。
平均技巧:這一除以 |G| 的步驟,正是特徵假設所保護的關鍵。
另見