초복소수
Hypercomplex number수학에서, 초복소수란 실수의 영역에 걸친 유한 차원 유니탈 대수의 요소를 가리키는 전통적인 용어이다.19세기 후반의 초복소수 연구는 현대 집단 표현 이론의 기초를 형성한다.
역사
19세기에 4등분, 테사린, 코테나리온, 비쿼터니언, 옥토니언이라고 불리는 숫자 체계는 실수와 복소수에 더해 수학 문헌에서 확립된 개념이 되었다.초복소수라는 개념은 이 모든 것을 포함했고, 그것들을 설명하고 분류하기 위한 규율을 요구했다.
분류 프로젝트는 벤자민 피어스가 그의 선형 연관 대수학을 처음 출판한 1872년에 시작되었고 그의 아들 찰스 샌더스 피어스에 [1]의해 추진되었다.가장 중요한 것은, 그들은 분류에 유용한 초복소수로서 영가능 요소와 유휴 요소를 식별했다는 것이다.케일리-딕슨 구조에서는 실수 체계에서 복소수, 사분수 및 팔분수를 생성하기 위해 인볼루션을 사용했습니다.Hurwitz와 Frobenius는 초복잡성에 한계를 두는 이론을 증명했다.Hurwitz의 정리에 따르면 유한 차원 실구성 대수는 복소수 H , O \displaystyle Frobenius 정리입니다ative \{ {\ \{C H {\이다. 1958년 J. Frank Adams는 여전히 치수를 1, 2, [2]8로 제한하는 Hopf 불변량의 관점에서 추가적인 일반화를 발표했다.
초복잡한 시스템을 이용한 행렬 대수학이었다.첫째, 행렬은 2 × 2 실행렬과 같은 새로운 초복소수에 기여하였다(분할 사분율 참조).곧 매트릭스 패러다임은 행렬과 그들의 연산으로 표현되는 다른 것들을 설명하기 시작했다.1907년 조지프 웨더번은 연상초복소계가 정사각형 행렬, 즉 정사각형 [3][4]행렬의 대수의 직접곱으로 표현될 수 있다는 것을 보여주었다.그 날부터 초복소수 체계에 대한 선호 용어는 에든버러 대학의 웨더번의 논문 제목에서 볼 수 있듯이 연상대수가 되었다.단, 8진수나 쌍곡사분수와 같은 비연관계는 다른 유형의 초복소수를 나타냅니다.
Hawkins가[5] 설명하듯이, 이 초복잡한 숫자는 Lie 그룹과 그룹 대표 이론에 대해 배우는 디딤돌이다.예를 들어, 1929년 에미 노에터는 "초복잡한 양과 표현 이론"[6]에 대해 썼다.1973년에 칸토르와 솔로도브니코프는 1989년에 [7][8]번역된 초복소수 교과서를 출판했다.
카렌 파셜은 테오도르[10] 몰리앙과 에두아르드 [11]스터디를 포함한 수학자들의 역할을 포함한 초복소수 [9]전성시대를 상세히 설명했다.현대 대수학으로의 전환을 위해, 바텔 반 데 바덴은 그의 [12]대수학 역사에서 30페이지를 초복소수들에 할애한다.
정의.
초복소수의 정의는 칸토르 & 솔로도브니코프(1989)에 의해 단수이지만 반드시 연관적이거나 가환적이지는 않은 실수에 대한 유한 차원 대수의 요소로서 주어진다.요소는 {, i_{1 { 기준으로 실수 계수 0, …, {displaystyle ( i_n로 생성됩니다가능한 경우 0 -를 하는 것이 입니다, 초복잡한 숫자에 대한 기술적 접근은 우선 차원 2의 숫자에 주목합니다
2차원 실대수
정리:[7]: 14, 15 [13][14]동형사상까지, 실수에 걸쳐 정확히 3개의 2차원 단수 대수가 있다: 보통 복소수, 분할 복소수, 그리고 이중수.특히, 실수에 대한 모든 2차원 일차 대수는 연관성과 가환성이다.
증명: 대수가 2차원이기 때문에, 우리는 {1, u}의 기수를 선택할 수 있다.대수는 제곱에서 닫히기 때문에, 비실제 기저 요소 u는 1과 u의 선형 조합으로 제곱한다.
실수 a와01 a에 대해서요
au를 빼서1 양변에 2차 보체2
1 a / 4를 더함으로써 제곱을 완성하는 일반적인 방법 사용
(u - ) 2 ~ { \ left - { \ { } \ )^{2} ={} 서 u~ + . }~ =_+ { 0 + { 0 + 0 . frac } { 0 . { 0 + { 0 . { 0 } { 0 } { 0 } { 1 } { 1 } { } { 1 } } { { { { 1 } } { 1 } } { 3가지 경우는 이 실제 값에 따라 달라집니다.
- 4a0 = -a일12 경우 위의 공식은 θ2 = 0이 된다.따라서 can은 2개의 숫자 중 기본{,의 nilpotent {\ ~\\}과(와) 직접 식별할 수 있다.
- 4a0 > -a일12 경우 위의 공식은 > 0이2 됩니다.에 의해, 정규화된 ,j}({j\})의 분할 복소수가 + 1({1이 됩니다.,에서 j를 구하려면 후자를 has과 같은 제곱을 갖는 양의 a : 0 + a {로 나누어야 한다.
- 4a0 < -a일12 경우 위의 공식은 θ2 < 0이 됩니다. 결과, i 2 - ({ i의 정규화 {1, \})이 되는 복소수가 생성됩니다.θ에서 i를 얻으려면 후자를 0 a {:}^}})의 양의 a:= {0로 나누어 θ의2 음수를 구해야 한다.
복소수들은 필드인 유일한 2차원 초복소수 대수이다.1의 비실수근(non-real root)을 포함하는 분할 복소수(split-complex )와 같은 대수는 1 (± (와 0 나눗셈수+ (1 - 를 포함하므로 대수는 분할 대수가 될 수 없다.그러나 이러한 특성은 특수 상대성 이론의 로렌츠 변환을 설명하는 데 매우 의미 있는 것으로 판명될 수 있습니다.
Mathematic Magazine 2004년판에서는 2차원 실대수를 "일반 복소수"[15]라고 불렀다.4개의 복소수의 교차 비율의 개념은 2차원 [16]실대수로 확장될 수 있다.
고차원의 예(두 개 이상의 비실제 축)
클리포드 대수
클리포드 대수는 2차 형식을 갖춘 기본 벡터 공간에 걸쳐 생성된 단수 연상 대수이다.진짜 숫자들이 흐르면서 이 대칭 scalar 제품, 너 ⋅ v=.mw-parser-output .sfrac{white-space:nowrap}.mw-parser-output.sfrac.tion,.mw-parser-output.sfrac .tion{디스플레이:inline-block, vertical-align:-0.5em, font-size:85%;text-align:센터}.mw-parser-output.sfrac .num,.mw-parser-output.sfrac .den{을 정의할 수 있는 선과 같다.디스플레이:블록, line-height:1em, 마진:00.1em}은 2차 형식 orthogonalise는 데 사용할 수 있.mw-parser-output.sfrac .den{border-top:1px 고체}.mw-parser-output .sr-onlyᆫ1(uv+와의),{e1,..., ek} 그러한 근거 그런 신뢰를 줄:.
곱셈에서 닫힘을 적용하면 {1, e1, e2, e3, e12, ..., ee, ..., ee123, ..., eee, ...}의 두k 요소에 의해 확장되는 멀티 벡터 공간이 생성됩니다.이것들은 초복소수 시스템의 근간으로 해석될 수 있다.기본 {e1, ..., ek}과는 달리 나머지 기본 요소는 두 요소를 교환하기 위해 얼마나 많은 단순 교환을 수행해야 하는지에 따라 반소환될 필요가 없습니다.따라서121 ee = -ee이지만21 e(ee23) = +(ee23)e입니다1.
제외한 ei는 남아 있는Clifford algebras 라벨 Clp,q(R)로 식별할 수 있ei2 초기 조향 순간 0(대상에 2차 형식적으로 지탄한 원래의 우주에서 및 방향),은 대수학 ei2)+1과 함께가 낫지. 간단한 기초 요소로 구성되는지 여부를 나타내는 값, ei2)−1와 q, 그리고 Rindic 요소가 포함되어 있는 기지는 접어ates는이는 실수에 대한 클리포드 대수가 된다. 즉, 대수의 요소의 계수는 실수여야 한다.
기하학 대수로 불리는 이 대수는 체계적 집합을 형성하는데, 이것은 회전, 위상, 또는 스핀을 포함한 물리학 문제, 특히 고전과 양자 역학, 전자기 이론과 상대성 이론에서 매우 유용한 것으로 밝혀졌습니다.
예:;복소수 Cl0,1(R), split-complex 숫자 Cl1,0(R), 사원 법 Cl0,2(R), split-biquaternions Cl0,3(R), split-quaternions Cl1,1(R)≈ Cl2,0(R)(2차원 공간의 자연적인 대수학)이 포함되어 있다.Cl3,0(R)(3차원 공간의 자연적인 대수학, 그리고 파울리 행렬의 대수학);그리고 블랙 홀 대수 Cl1,3(R).
대수p,q Cl(R)의 요소는 대수 Clq+1,p(R)의 짝수 부분대수[0]
q+1,p Cl(R)을 형성하며, 이는 더 큰 대수에서 회전을 매개 변수화하는 데 사용될 수 있다.따라서 2차원 공간에서의 복소수와 회전, 3차원 공간에서의 사분자와 회전, 1+1차원 공간에서의 분할 복소수와 (초과) 회전(로렌츠 변환) 사이에는 밀접한 관계가 있습니다.
케일리-딕슨과 8차원 이상의 분할 복합 구조는 곱셈과 관련하여 연관성이 없는 반면, 클리포드 대수는 임의의 차원 수에서 연관성을 유지한다.
1995년 이안 R. 포트스는 클리포드 대수에 관한 그의 책에서 "아대수의 인식"에 대해 썼다.그의 제안서 11.4에서는 다음과 같은 [17]초복잡한 사례를 요약하고 있습니다.
- A를 단위 요소 1을 갖는 실연관 대수로 하자.그리고나서
- 1은 R(실수의 대수),
- e = -1이 C(복소수 분포)와 동형인02 A의 요소0 e에 의해 생성된 모든 2차원 하위 대수
- e02 = 1이 R과2 동형인 A의 요소0 e에 의해 생성된 모든 2차원 하위 대수(성분별 곱을 갖는 실수, 분할 복소수의 대수와 동형)
- 0 - 1{} =}^2} =-이 H(사분위수)와 동형인 A의 상호 반반대수 집합 {e0, e1}에 의해 생성된 모든 4차원 서브대수
- 2 {} }=1}가 M(R)(2 × 2 실행렬, 공역)과2 동형인 A의 상호 반반대수 집합 {e0, e1}에 의해 생성된 모든 4차원 서브대칭
- 0 = 2 = 2 - 1(\} = 2}^-과 같은 A의 상호 반대칭 요소 집합0 {e1, e2, e}에 의해 생성되는 모든 8차원 서브대칭은 H(비이온)와 형상이 된다.
- 0 = 2 e = 2 } =1} = } A의 상호 반대칭 요소 집합 {e01, e2}에 의해 생성되는 모든 8차원 서브대칭은 M2(복소수 biquater)과 형상이 된다.
케일리-딕슨 건설

실수, 복소수 및 사분수를 제외한 모든 클리포드 대수p,q Cl(R)은 +1의 제곱이 되는 비실수 원소를 포함하므로 분할 대수가 될 수 없다.케일리-딕슨 건설에서는 복소수 확장을 위한 다른 접근방식을 채택하고 있다.그러면 가{, n - }({ \leftright인n 치수 2, n = 2, 3, 4, ...의 숫자 시스템이 생성되며, 여기서 모든 비실제 기본 요소는 안티커버링되고 - 를 합니다.ras는 연관성이 없습니다.16개 이상의 차원(n 4 4)에서 이러한 대수는 0-divisor도 갖는다.
이 수열의 첫 번째 대수는 4차원 사분위수, 8차원 팔분위수, 16차원 사분위수이다.차원성이 증가할 때마다 대수적 대칭성이 상실된다: 사분위수 곱셈은 가환성이 아니며, 팔분위수 곱셈은 비연관성이며, 진정수의 노름은 곱셈성이 아니다.
케일리-딕슨 구조는 일부 단계에서 추가 기호를 삽입하여 수정할 수 있습니다.그런 다음 분할 대수 대신 합성 대수 집합에서 "분할 대수"를 생성한다.
- 이{1 \{인 분할 복소수로서 + ({}^{2}=+
- 이{, 3인 분할 i1 -1, + {{1 1,{2}^{2} 1을 만족합니다.
- -1 { \ { , i_ { = i3 - 1 { \ { =i _ } =i { 2 } = i _ { } = i { 3 } 、 { 1 ^{ 2 }、 { 1}
복소수와는 달리, 분할 복소수는 대수적으로 닫히지 않으며, 또한 중요하지 않은 0 제수와 중요하지 않은 공분수를 포함한다.사분위수와 마찬가지로, 분할 사분위수는 가환성이 아니라 0의 효소를 포함하고 있다.그것들은 2차원의 제곱 행렬과 동형이다.스플릿 옥토네이션은 비관련성이며 0의 효력을 포함하고 있습니다.
텐서 곱
어떤 두 대수의 텐서곱은 또 다른 대수이며, 이것은 더 많은 초복소수 시스템의 예시를 만드는 데 사용될 수 있다.
특히 복소수(실수에 대한 대수로 간주됨)를 갖는 텐서 곱을 취하면 4차원 C C \ \otimes {}, 8차원 비쿼터리온 \{} \mathbbstyle {C}로 이어진다., 및 16차원 복소수 C O \ \} \{}} \mathbb 。
기타 예
- 복소수: 4차원 벡터 공간, 복소수 2차원, 테사린과 동형입니다.
- 멀티플렉스 수: 실수에n 대한 2차원 벡터 공간, 복소수에 대한 2차원n−1 벡터 공간
- 합성 대수: 곱으로 합성하는 2차 형식의 대수
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ Peirce, Benjamin (1881), "Linear Associative Algebra", American Journal of Mathematics, 4 (1): 221–6, doi:10.2307/2369153, JSTOR 2369153
- ^ Adams, J. F. (July 1960), "On the Non-Existence of Elements of Hopf Invariant One" (PDF), Annals of Mathematics, 72 (1): 20–104, CiteSeerX 10.1.1.299.4490, doi:10.2307/1970147, JSTOR 1970147
- ^ J.H.M. Wedderburn (1908), "On Hypercomplex Numbers", Proceedings of the London Mathematical Society, 6: 77–118, doi:10.1112/plms/s2-6.1.77
- ^ Emil Artin은 나중에 Wedderburn의 결과를 일반화하여 Artin-으로 알려져 있다.웨더번 정리
- ^ Hawkins, Thomas (1972), "Hypercomplex numbers, Lie groups, and the creation of group representation theory", Archive for History of Exact Sciences, 8 (4): 243–287, doi:10.1007/BF00328434, S2CID 120562272
- ^ Noether, Emmy (1929), "Hyperkomplexe Größen und Darstellungstheorie" [Hypercomplex Quantities and the Theory of Representations], Mathematische Annalen (in German), 30: 641–92, doi:10.1007/BF01187794, S2CID 120464373, archived from the original on 2016-03-29, retrieved 2016-01-14
- ^ a b 칸토르, I.L., Solodownikow(1978), Hyperkomplexe Zahlen, BSB B.G.라이프치히 주, 테브너 베르락제셀샤프트
- ^ Kantor, I. L.; Solodovnikov, A. S. (1989), Hypercomplex numbers, Berlin, New York: Springer-Verlag, ISBN 978-0-387-96980-0, MR 0996029
- ^ Parshall, Karen (1985), "Joseph H. M. Wedderburn and the structure theory of algebras", Archive for History of Exact Sciences, 32 (3–4): 223–349, doi:10.1007/BF00348450, S2CID 119888377
- ^ Molien, Theodor (1893), "Ueber Systeme höherer complexer Zahlen", Mathematische Annalen, 41 (1): 83–156, doi:10.1007/BF01443450, S2CID 122333076
- ^ Study, Eduard (1898), "Theorie der gemeinen und höhern komplexen Grössen", Encyclopädie der mathematischen Wissenschaften, vol. I A, pp. 147–183
- ^ van der Waerden, B.L. (1985), "10. The discovery of algebras, 11. Structure of algebras", A History of Algebra, Springer, ISBN 3-540-13610X
- ^ Yaglom, Isaak (1968), Complex Numbers in Geometry, pp. 10–14
- ^ Ewing, John H., ed. (1991), Numbers, Springer, p. 237, ISBN 3-540-97497-0
- ^ Harkin, Anthony A.; Harkin, Joseph B. (2004), "Geometry of Generalized Complex Numbers" (PDF), Mathematics Magazine, 77 (2): 118–129, doi:10.1080/0025570X.2004.11953236, S2CID 7837108
- ^ Brewer, Sky (2013), "Projective Cross-ratio on Hypercomplex Numbers", Advances in Applied Clifford Algebras, 23 (1): 1–14, arXiv:1203.2554, doi:10.1007/s00006-012-0335-7, S2CID 119623082
- ^ Porteous, Ian R. (1995), Clifford Algebras and the Classical Groups, Cambridge University Press, pp. 88–89, ISBN 0-521-55177-3
추가 정보
- Alfsmann, Daniel (2006), "On families of 2^N dimensional hypercomplex algebras suitable for digital signal processing" (PDF), 14th European Signal Processing Conference, Florence, Italy, pp. 1–4
- Artin, Emil (1965) [1928], "Zur Theorie der hyperkomplexen Zahlen; Zur Arithmetik hyperkomplexer Zahlen", in Lang, Serge; Tate, John T. (eds.), The Collected Papers of Emil Artin, Addison-Wesley, pp. 301–345
- Baez, John (2002), "The Octonions", Bulletin of the American Mathematical Society, 39 (2): 145–205, arXiv:math/0105155, doi:10.1090/S0273-0979-01-00934-X, ISSN 0002-9904, S2CID 586512
- 그리고 Ouvres는 T.2 페이지 1, 페이지 107–246을 완성한다Cartan, Élie (1908), "Les systèmes de nombres complex et les groupes de transformations", Encyclopédie des sciences mathématiques pures et appliquées, vol. I 1.
- Herzberger, Max (1923), "Ueber Systeme hyperkomplexer Grössen", Doctoral Dissertation, Friedrich Wilhelm University
- La Duke, Jeanne (1983), "The study of linear associative algebras in the United States, 1870–1927", in Srinivasan, B.; Sally, J. (eds.), Emmy Noether in Bryn Mawr: Proceedings of a Symposium Sponsored by the Association for Women in Mathematics in Honor of Emmy Noether's 100th Birthday, Springer, pp. 147–159, ISBN 978-0-387-90838-0
- Olariu, Silviu (2002), Complex Numbers in N Dimensions, North-Holland Mathematics Studies, vol. 190, Elsevier, ISBN 0-444-51123-7
- Sabadini, Irene; Shapiro, Michael; Sommen, Frank, eds. (2009), Hypercomplex Analysis and Applications, Birkhauser, ISBN 978-3-7643-9892-7
- Taber, Henry (1904), "On Hypercomplex Number Systems", Transactions of the American Mathematical Society, 5 (4): 509–548, doi:10.2307/1986280, JSTOR 1986280
- MacLagan Wedderburn, J.H. (1908), "On Hypercomplex Numbers", Proceedings of the London Mathematical Society, s2-6 (1): 77–118, doi:10.1112/plms/s2-6.1.77
외부 링크

- "Hypercomplex number", Encyclopedia of Mathematics, EMS Press, 2001 [1994]
- Weisstein, Eric W. "Hypercomplex number". MathWorld.
- Study, E., On systems of complex numbers and their application to the theory of transformation groups (PDF) (영어 번역)
- Frobenius, G., Theory of hypercomplex quantities (PDF) (영어 번역)