表示论
马施克定理
马施克定理是让有限群表示论如此良好的结构基石:在合适的域上,你绝不会被卡在某个有不变子空间却拒绝分裂出去的表示上。一切都能分解。证明思想是一个动人的平均技巧:取任一补,再在群上平均,把它抹成一个不变补。
确切表述:设 G 为有限群,k 为特征不整除 |G| 的域(例如任何特征 0 的域,或适当特征的有限域)。则 G 在 k 上的每个有限维表示都完全可约——等价地,每个 G 不变子空间都有 G 不变补,又等价地,群代数 k[G] 是半单环。
关于特征的假设是本质的,绝非点缀。若 char(k) = p 整除 |G|,则平均算子 (1/|G|) sum rho(g) 无法构造(要除以零),半单性确实失效:这正是通往模表示论的门户,那里表示有真正不可分裂的扩张,干净的直和图景就此崩塌。
为把不变子空间 W 从 V 中分裂出来,任取一个投影到 W 上的线性投影 p,作平均投影 p_0 = (1/|G|) 对 g 求和 rho(g) p rho(g)^{-1}。则 p_0 是 G 等变的且投到 W 上,故 ker(p_0) 即不变补。
平均技巧:这一除以 |G| 的步骤,正是特征假设所保护的关键。
另见