表示论

类函数

类函数是群上无法区分共轭元素的函数——它对 g 与 hgh^{-1} 给出相同的值。这类函数恰是在最深的意义上“尊重对称”的函数,而特征标正是其典范例子。类函数空间是整个特征标理论展开的自然舞台。

正式地,取值于域 k(通常为 C)的 G 上类函数,是在共轭类上取常值的函数 f: G -> k:对所有 g, h 属于 G 有 f(hgh^{-1}) = f(g)。等价地,f 是 G 的共轭类集上的函数。对有限群,C 上的类函数构成一个向量空间,其维数等于共轭类的个数,自然基由各类的指示函数给出。

核心定理是:不可约特征标构成此类函数空间的一组标准正交基(在 C 上,对有限 G)。于是每个类函数都是不可约特征标的唯一线性组合;其中系数为非负整数的组合,恰是真表示的特征标(当允许系数为负整数时称虚特征标)。这正是特征标理论把表示问题化为有限维线性代数的缘由。

S_3 上有 3 个共轭类(恒等元、对换、三轮换),故类函数空间是三维的。3 个不可约特征标 [1,1,1]、[1,-1,1]、[2,0,-1] 构成它的一组标准正交基。

S_3 上的类函数构成由不可约特征标张成的三维空间。