表示论
舒尔引理
舒尔引理是一句看似短小却效力巨大的论断:它说不可约表示极其刚硬。它们之间几乎没有 G 等变映射——除了显然的零映射,除非两个不可约表示其实相同;而从不可约表示到自身的等变映射只有乏味的标量。正是这种刚性使特征标能区分表示,并把眼前的一切对角化。
陈述:设 V 与 W 是 G 的不可约表示,f: V -> W 为 G 等变映射(交织子,即对所有 g 有 f rho_V(g) = rho_W(g) f)。则 f 要么为零,要么是同构。特别地,若 V 与 W 不同构,唯一的交织子是 0。此外,若基域代数闭,则每个交织子 f: V -> V 都是恒等的标量倍,因为 f 有特征值 lambda,而 f - lambda*I 是不可逆的交织子,故为零。
第二部分中代数闭的假设至关重要:在 R 上,循环群按角 theta 旋转的表示不可约,但其自同态环是复数 C 而非仅 R——存在非标量的交织子(旋转 90 度)。所以“自同态都是标量”仅在代数闭域上逐字成立;一般地,自同态环是 k 上的一个可除代数。
舒尔引理是正交关系背后的引擎:它迫使矩阵系数的内积在不同不可约表示间消失、在同一不可约表示内为标量,平均之后便得到特征标的正交性。
另见