모듈 그룹
Modular group대수구조 → 그룹 이론 집단 이론 |
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수학에서 모듈형은 정수계수와 결정인자 1을 갖는 2×2 행렬의 투영 특수 선형군 PSL(2, Z)이다. 행렬 A와 -A가 식별된다. 모듈러 그룹은 부분적인 선형 변환에 의해 복잡한 평면의 상반부에 작용하며, "모듈러 그룹"이라는 이름은 모듈러 산술에서가 아니라 모듈리 공간과의 관계에서 유래한다.
정의
모듈형 그룹 γ은 복합 평면 상부의 선형 분수 변환 그룹이며, 이 그룹에는 형태가 있다.
여기서 a, b, c, d는 정수, ad - bc = 1이다. 그룹 운영은 기능 구성이다.
이 변환 그룹은 투영 특수 선형 그룹 PSL(2, Z)에 이형이며, 이는 중심 {I, -I}에 의해 정수 위에 있는 2차원 특수 선형 그룹 SL(2, Z)의 몫이다. 즉, PSL(2, Z)은 모든 행렬로 구성된다.
여기서 a, b, c, d는 정수, ad - bc = 1 및 행렬 A와 -A의 쌍은 동일한 것으로 간주된다. 그룹 운영은 매트릭스의 일반적인 곱셈이다.
어떤 저자는 모듈 그룹을 PSL(2, Z)으로 정의하고, 다른 저자는 모듈 그룹을 더 큰 그룹 SL(2, Z)으로 정의한다.
일부 수학적 관계에서는 결정인자 플러스 마이너스 1을 갖는 행렬의 그룹 GL(2, Z)을 고려해야 한다. (SL(2, Z)은 이 그룹의 하위그룹이다.) 마찬가지로, PGL(2, Z)은 지수 그룹 GL(2, Z)/{I, -I}이다. 단위 결정 인자가 있는 2 × 2 행렬은 공통적인 행렬이며, 따라서 SL(2, Z) = Sp(2, Z)는 2 × 2 행렬의 공통 집단이다.
요소 찾기
명시적 행렬을 찾으려면
SL(2, Z)에서, ,b {\의 두 개의 coprime 정수로 시작하여 결정 방정식을 푼다.
(결정적 은 a {\을(를) 조합하도록 강제한다. 그렇지 = = {\ 등의 가 있을 것이기 때문이다
정수 용액이 없을 것이다.) 예를 들어, = b = 6{\7,{\이(가) 있으면 결정 방정식은 다음과 같다.
그런 다음 =- y =- 6 을를) 하면 -(- )= 1 {\1}이가) 제공되므로
매트릭스야 그런 다음 이 행렬은 투영을 사용하여 PSL(2, Z)에서 요소를 정의한다.
속성
단위
는 분수.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{디스플레이:블록, line-height:1em, 마진:00.1em}.mw-parser-output.sfrac .den{Implies.Border-top:1px 고체}.mw-parser-output .sr-only{국경:0;클립:rect(0,0,0,0), 높이:1px, 마진:-1px, 오버 플로: 숨어 있었다. 패딩:0;위치:절대, 너비:1px}a/b, 대금, c/d, b/d 모든, 이는 어떠한 공통적인 요인들이 있다는 것이다(제공한 denominators 물론 0이 아닌 있)근간을 이루고 있습니다. 더 일반적으로, 만약 p/q가 환원 불가능한 분율이라면,
또한 되돌릴 수 없다(분모가 0이 아닌 경우). 모든 쌍의 불가산 분수는 이러한 방식으로 연결될 수 있다. 즉, 불가산 분수의 모든 쌍의 p/q와 r/s에 대해 원소가 존재한다.
모듈 그룹의 요소들은 2차원 격자에서 대칭을 제공한다. Ω과1 Ω은2 비율이 실제가 아닌 두 개의 복잡한 숫자로 한다. 그러면 점 집합
평면에 평행그램 격자야 다른 벡터 α와1 α의2 쌍은 정확히 동일한 격자를 발생시킬 것이다.
GL(2, Z)의 일부 행렬에 대해. 타원함수와 같은 2배 주기 함수가 모듈형 그룹 대칭을 갖는 것은 이러한 이유에서이다.
합리적인 숫자에 대한 모듈 그룹의 작용은 분율 p/q(유클리드 과수원 참조)에 해당하는 격자점(p, q)을 가진 사각 격자를 상상함으로써 가장 쉽게 이해할 수 있다. 불가역 분수는 원점에서 볼 수 있는 분수로, 분수에 대한 모듈 그룹의 작용은 보이지 않는(불가역)을 감춰진(축소할 수 있는) 분수에 가져가지 않으며, 그 반대의 경우도 마찬가지다.
모듈 그룹의 어떤 구성원이든 프로젝트적으로 확장된 실제 선을 1대1로 자신에게 매핑하고, 나아가서는 프로젝트적으로 확장된 합리적 선(무한이성)을 그 자체에, 비이성적인 선(비이성적인 선)을 비이성적인 선에, 초월적인 숫자에, 비현실적인 숫자에 대해 객관적으로 매핑한다는 점에 유의한다. 숫자, 상부 하프 평면에서 상부 하프 평면으로, 기타 계수형.
pn−1/q와n−1 pn/q가n 연속적인 분수의 두 개의 연속적인 수렴인 경우, 매트릭스
GL(2, Z)에 속한다. 특히, b - ad = a, b, c, d의 양의 정수인 경우, a/b와 c/d는 최대 주문(b, d)의 Fary 시퀀스에서 인접하게 된다. 지속적인 분수 수렴의 중요한 특별한 경우로는 피보나치 숫자와 펠의 방정식에 대한 해법이 있다. 두 경우 모두, 그 숫자는 모듈 그룹의 세미그룹 서브셋을 형성하도록 배열될 수 있다.
프리젠테이션
모듈 그룹은 두 변환에 의해 생성되는 것으로 보여질 수 있다.
모듈 그룹의 모든 요소가 S와 T의 힘의 구성으로 (비유일화 방식으로) 표현될 수 있도록 한다. 기하학적으로 S는 단위 원 안에서 역전을 나타내며, T는 상상의 축에 대한 반사가 뒤따른다. T는 오른쪽으로 단위 번역을 나타낸다.
발전기 S와 T는 관계 S2 = 1과 (ST)3 = 1을 준수한다. 이것이 완전한 관계 집합임을 보여줄 수 있으므로 모듈 그룹에서는 다음과 같은 프레젠테이션을 한다.
이 프레젠테이션에서는 모듈 그룹을 회전 삼각형 그룹 D(2, 3, ∞) (T에 관계가 없는 무한도)로 설명하고, 따라서 결합 부분군 γ(n)에서 발생하는 관계n T = 1을 추가하여 모든 삼각형 그룹(2, 3, n)에 매핑한다.
이것은 S와 T 대신 발전기 S와 ST를 사용하여 모듈 그룹이 C와2 C의3 자유 생산물에 이형성이 있음을 보여준다.
브레이드 그룹
브레이드 그룹 B는3 모듈러 그룹의 범용 중앙 확장자로, 이들은 그룹 SL2(R) → PSL2(R)을 포괄하는 (위상학) 범용 안에 격자로 앉는다. 또한, 모듈 그룹은 사소한 중심을 가지고 있고, 따라서 모듈 그룹은 그것의 중심에 있는3 B modulo의 지수 그룹에 이형성이며, 동등하게, B의3 내부 자동화 그룹에 이형성이 있다.
땋은 그룹 B는3 차례로 삼포일 매듭의 매듭 그룹과 이형성이다.
인용구
조합 하위그룹별 시세는 유의미한 관심사다.
다른 중요한 인수는 (2, 3, n) 삼각형 그룹으로 원통으로 하강하는 기하학적으로 대응하며, X 좌표 모듈로 n을n T = (z z z+n)로 지수화한다. (2, 3, 5)는 동면 대칭의 그룹이며, (2, 3, 7) 삼각형 그룹(및 관련 타일링)은 모든 후르비츠 표면의 커버다.
매트릭스 그룹으로 표시
그룹 ( Z) 은(는) 두 행렬에[2] 의해 생성될 수 있음
그 이후
투영 ( )→ 2( Z) {은(는) 이러한 행렬을 ( Z 그룹 프레젠테이션과 유사한 관계.
와의 관계
모듈 그룹은 쌍곡면 등축 그룹의 하위 그룹을 형성하기 때문에 중요하다. 쌍곡면 기하학의 상부 반면 모델 H를 고려한다면, H의 모든 방향 유지 등위계 그룹은 형태의 모든 뫼비우스 변환으로 구성된다.
여기서 a, b, c, d는 실제 숫자다. 투사 좌표 측면에서, 그룹 PSL(2, R)은 투사성에 의해 상부 하프 평면 H에 작용한다.
이 행동은 충실하다. PSL(2, Z)은 PSL(2, R)의 하위 그룹이기 때문에 모듈 그룹은 H의 방향 유지 등위계 그룹의 하위 그룹이다.[3]
모듈형 그룹 γ은 PSL(2, R)의 이산형 부분군으로 H에 작용한다. 즉, H의 각 z에 대해 z 궤도의 다른 요소를 포함하지 않는 z의 인접성을 찾을 수 있다. 이것은 또한 우리가 기초적인 도메인을 구성할 수 있다는 것을 의미하는데, 이것은 (거의) H에 있는 모든 z의 궤도에서 정확히 하나의 대표자를 포함하고 있다(영역의 경계에서 Care가 필요하다).
기본 도메인을 구축하는 방법에는 여러 가지가 있지만 공통적인 선택은 지역이다.
수직선으로 경계된 Re(z) = 1/2 및 Re(z) = -1/2, 원 z = 1. 이 지역은 쌍곡선 삼각형이다. 정점은 1/2 + i√3/2이고 -1/2 + i√3/2이며, 여기서 옆면 사이의 각도는 π/3이고, 무한대에서는 제3의 정점이며, 옆면 사이의 각도는 0이다.
모듈 그룹의 각 요소들에 의해 차례로 이 영역을 변형시킴으로써 V6.6.12 무한궤도 삼각형 타일링으로 알려진 결합 쌍곡선 삼각형에 의한 쌍곡면의 정기적인 다듬기가 생성된다. 이러한 각 삼각형은 무한대 또는 실제 축 Im(z) = 0에 하나의 꼭지점을 가지고 있다는 점에 유의하십시오. 이 타일링은 모든 쌍곡선 삼각형이 디스크의 경계에 하나의 꼭지점을 갖는 Poincaré 디스크로 확장될 수 있다. 푸앵카레 디스크의 타일링은 모듈 그룹 하의 불변성인 J-invariant에 의해 자연적으로 주어지며, 이들 지역의 각 삼각형에서 한 번씩 모든 복잡한 수를 획득한다.
이 테셀레이션은 방향 반전 지도를 추가하여 각 지역을 두 개의 반반(컨벤션 색상의 흑백)으로 나누면서 약간 다듬을 수 있다. 그리고 색상은 도메인의 방향과 일치한다. (x, y) ↦(-x, y)을 더하고 영역 R(여기서 Re(z) ≥ 0)의 오른쪽 절반을 가져가면 일반적인 테셀레이션이 나온다. 이 테셀레이션은 (Dedekind 1877년)과 관련하여 (Klein & 1878/79a)[4]에서 처음으로 인쇄에 등장한다.[4][5]
그룹 지도 (2, 3, →) → (모듈 그룹부터 삼각 그룹까지) (2, 3, n)은 오른쪽 비디오에 묘사된 바와 같이 이 타일링(모듈식 곡선에 타일링이 있음)의 관점에서 시각화할 수 있다.
[1968,3] 패밀리의 파라콤팩트 유니폼 틸팅 | ||||||||||
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대칭: [∞,3], (*∞32) | [∞,3]+ (∞32) | [1+,∞,3] (*∞33) | [∞,3+] (3*∞) | |||||||
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{∞,3} | propert,tpropert,3} | no}r{{{no,3} | ,7t{3,7} | {3,∞} | reas,rr{reas,3} | propert,tr{propert,3} | {srssr{srs,3}sr{sr | no, h{{{no,3} | h2{{{no,3} | ,7s{3,7} |
균일 듀얼 | ||||||||||
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V∞3 | .1987.207 V3.1987.1987 | V(3.219) | .1987 V6.6.1987 | V3∞ | V4.3.4.1987 | V4.6.1987 | 1987 V3.3.3.1987 | V(3.319) | .3.1987 V3.3.3.3.1987 |
subgroups분군군군
조합 하위그룹이라 불리는 모듈형 그룹 Ⅱ의 중요한 하위그룹들은 관련 행렬에 조합관계를 부과함으로써 주어진다.
입력 모듈로 N을 줄임으로써 주어지는 자연 동형성 SL(2, Z) → SL(2, Z/NZ)이 있다. 이는 모듈형 그룹 PSL(2, Z) → PSL(2, Z/NZ)에 동형성을 유도한다. 이 동형성의 알맹이는 γ(N)으로 표기된 수준 N의 주합성 부분군이라고 불린다. 우리는 다음과 같은 짧은 정확한 순서를 가지고 있다.
동형성 γ(N)의 커널이 되는 것은 모듈형 그룹 γ의 정상적인 하위그룹이다. 그룹 γ(N)은 모든 모듈형 변환의 집합으로 주어진다.
여기서 which d ≡ ±1 (mod N) 및 b ≡ c ≡ 0 (mod N)이다.
γ(N)의 원소를 나타내는 행렬의 흔적은 -1, 0, 1이 될 수 없으므로 이들 부분군은 비틀림 없는 집단이라는 것을 쉽게 알 수 있다. (기타 비틀림 없는 하위 그룹이 있다.)
레벨 2의 주합성 부분군 ((2)은 모듈형 그룹 λ이라고도 한다. PSL(2, Z/2Z)은 S에3 대해 이형성이므로, λ은 지수 6의 부분군이다. 그룹 λ은 a와 d가 홀수이고 b와 c가 짝수인 모든 모듈형 변환으로 구성된다.
조합 하위그룹의 또 다른 중요한 계열은 모든 모듈형 변환의 집합으로 정의되는 모듈형 그룹0 ((N)이다. 이 집합은 c 0 0 (mod N) 또는 동등하게, 감량모듈로 N이 매트릭스가 상위 삼각형이 되는 하위그룹이다. γ(N)은 γ0(N)의 부분군이라는 점에 유의한다. 이러한 그룹과 연관된 모듈형 곡선은 괴물집단의 순서를 나누는 경우에만, 프라임 숫자 p의 경우, 노멀라이저의 모듈형 곡선은 0의 속이며, p가 초정렬 프라임인 경우에는 동등하게 된다.
다이디치 단면체
모듈 그룹의 중요한 부분집합은 디아디드 모노이드인데, 이 모노이드(diadi monoid)는 양수 k, m, n, ...을 위한 STSTSTTkmn 형식의 모든 문자열의 단조형이다. 이 모노이드(monoid)는 프랙탈 곡선의 연구에서 자연적으로 발생하며, 칸토르 함수의 자기 유사성 대칭, 민코프스키의 물음표 함수, 코흐 눈송이를 각각 일반 드 람 곡선의 특수한 경우로 기술하고 있다. 모노이드에는 고차원 선형 표현도 있다. 예를 들어, N = 3 표현은 블랑망지 곡선의 자기대칭성을 설명하는 것으로 이해할 수 있다.
토러스 지도
그 그룹 GL(2, Z)은 선형 지도 기준 격자 Z보존, 그리고 SL(2, Z)은 orientation-preserving 지도 이 격자 보존하는 것;그들은 이에 따라 융기(orientation-preserving을 지도에 SL매핑)의 self-homeomorphisms고, 지도 동형으로 원환체의(확장)지도 수업 그룹에, 모든 땅이 의미로 내려가니.l토러스(torus)의 f-동형성은 이 형태의 지도에 동위원소다. GL(2, Z)의 요소로서 행렬의 대수적 특성은 토러스 유도 맵의 역학에 해당한다.
헤케 그룹
모듈러 그룹은 헤케 그룹에 일반화할 수 있으며, 에리히 헤케의 이름을 따서 명명하고, 다음과 같이 정의할 수 있다.[7]
q 3 3을 갖는 Heck 그룹 H는q 에 의해 생성된 이산 그룹이다.
여기서 λq = 2 cos π/q. q ≥ 3의 작은 값에 대해서는 다음과 같이 한다.
모듈형 그룹 γ은 H에3 이형성이며, 예를 들어, 한 사람이 순환 그룹의 자유로운 생산물을 가지고 있는 것처럼 그들은 특성과 응용 프로그램을 공유한다.
보다 일반적으로 가지고 있는.
삼각형 그룹(2, q, ∞)에 해당된다. Z[1998]에는 주요 이상과 관련된 주요 일치 하위집단의 개념이 유사하게 존재한다.
역사
모듈러 그룹과 그 하위 그룹은 리차드 데데킨드와 펠릭스 클라인에 의해 1870년대 에를랑겐 프로그램의 일환으로 상세하게 연구되었다. 그러나 밀접하게 연관된 타원함수는 1785년 조셉 루이 라그랑에 의해 연구되었고, 타원함수에 대한 추가 결과는 1827년 칼 구스타프 야콥 자코비와 닐스 헨리크 아벨에 의해 발표되었다.
참고 항목
참조
- ^ Alperin, Roger C. (April 1993). "PSL2(Z) = Z2 ∗ Z3". Amer. Math. Monthly. 100 (4): 385–386. doi:10.2307/2324963. JSTOR 2324963.
- ^ Conrad, Keith. "SL(2,Z)" (PDF).
- ^ McCreary, Paul R.; Murphy, Teri Jo; Carter, Christian. "The Modular Group" (PDF). The Mathematica Journal. 9 (3).
- ^ a b Le Bruyn, Lieven (22 April 2008), Dedekind or Klein?
- ^ Stillwell, John (January 2001). "Modular Miracles". The American Mathematical Monthly. 108 (1): 70–76. doi:10.2307/2695682. ISSN 0002-9890. JSTOR 2695682.
- ^ Westendorp, Gerard. "Platonic tessellations of Riemann surfaces". www.xs4all.nl.
- ^ Rosenberger, Gerhard; Fine, Benjamin; Gaglione, Anthony M.; Spellman, Dennis. Combinatorial Group Theory, Discrete Groups, and Number Theory. p. 65.
- Apostol, Tom M. (1990). Modular Functions and Dirichlet Series in Number Theory (2nd ed.). New York: Springer. ch. 2. ISBN 0-387-97127-0.
- Klein, Felix (1878–1879), "Über die Transformation der elliptischen Funktionen und die Auflösung der Gleichungen fünften Grades (On the transformation of elliptic functions and ...)", Math. Annalen, 14: 13–75, doi:10.1007/BF02297507, archived from the original on 19 July 2011, retrieved 3 June 2010
- Dedekind, Richard (September 1877), "Schreiben an Herrn Borchardt über die Theorie der elliptische Modul-Functionen", Crelle's Journal, 83: 265–292.