스플릿쿼터니온

Split-quaternion
분할분할 곱하기
× 1 i j k
1 1 i j k
i i −1 k −j
j j −k 1 −i
k k j i 1

추상 대수학에서 분할 쿼터나 공동 쿼터는 1849년 제임스 코클이 후자 이름으로 도입한 대수 구조를 형성한다. 그들은 실제 숫자에 걸쳐 차원 4의 연관 대수학을 형성한다.

20세기 반지알헤브라의 좌표가 없는 정의에 도입된 이후, 분할 쿼터니온의 대수학은 2×2 실제 행렬의 링과 이형성이라는 것이 증명되었다. 그래서 분할 분기의 연구는 실제 행렬의 연구로 축소될 수 있으며, 이것이 20세기와 21세기의 수학 문헌에서 분할 분기에 대한 언급이 거의 없는 이유를 설명할 수 있을 것이다.

정의

분할 쿼터는 다음과 같은 제품 규칙을 충족하는 4가지 기본 요소 1, i, j, k선형 결합(실제 계수를 갖는)이다.

i2 = −1,
j2 = 1,
k2 = 1,
ij = k = −ji.

연관성에 의해, 이러한 관계는 암시한다.

jk = −i = −kj,
ki = j = −ik,

그리고 ijk = 1.

따라서 분할 분자는 {1, i, j, k}을(를) 기본으로 하는 차원 4의 실제 벡터 공간을 형성한다. 그들은 또한 위의 제품 규칙을 모든 분할 쿼터까지 분배에 의해 확장함으로써 비협정적인 링을 형성한다.

정사각형 행렬을 고려하자.

그들은 해당하는 분할 분율과 같은 곱셈표를 만족한다. As these matrices form a basis of the two by two matrices, the function that maps 1, i, j, k to (respectively) induces an algebra isomorphism from the split-quaternions to the two by two real matrices.

위의 곱셈 규칙은 8원소 1, i, j, k, -1, -i, -j, -k가 이 곱셈에 따라 그룹을 형성한다는 것을 암시하는데, 이는 사각형의 대칭 그룹4 이음계 그룹 D에 이형이다. 실제로 정점이 좌표가 0 또는 1인 점인 정사각형을 고려한다면 매트릭스 은(는) 회전 1/4의 시계방향 회전이고, 첫 번째 대각선 주위의 대칭이며, {은 {\\d}이다. x축 주위의 대칭

특성.

1843년 해밀턴이 도입한 쿼터니온처럼 4차원 실제 연상 대수학을 형성한다. 하지만 매트릭스와 사원 법과는 달리처럼 split-quaternions. 예를 들어(,.mw-parser-output .sfrac{white-space:nowrap}.mw-parser-output.sfrac.tion,.mw-parser-output.sfrac .tion{ 적지 않은 0제수, 멱영원의 구성 요소이며, idempotents을 함유하고 있다.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{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}1(1+j)는 멱등 zero-divisor, j멱영원은. − cm이다. 실수에 대한 대수학으로서, 분할-분할의 대수학은 위에서 정의한 이형성에 의해 2×2 실제 행렬의 대수학과는 이형성이다.

이러한 이형성 때문에 2×2 행렬로 각 분할 분자를 식별할 수 있다. 그래서 분할 쿼터의 모든 속성은 유사한 행렬의 속성에 대응하는데, 이것은 종종 다르게 명명된다.

분할 쿼터 q = w + xi + yj + zk결합 q = w - xi - yj - zk이다. 행렬의 관점에서, 결합은 대각선 입력을 교환하고 다른 두 입력을 변경하여 얻은 공요소 행렬이다.

그 결합이 있는 분할 분기의 산물은 등방성 이차형이다.

이를 분할 분기의 표준 또는 관련 행렬의 결정 요인이라고 한다.

분할 쿼터 q = w + xi + yj + zk의 실제 부분은 w = (q + q)/2이다. 그것은 연관된 행렬의 흔적과 같다.

두 개의 분할 쿼터가 있는 제품의 규범은 그 규범의 산물이다. 마찬가지로 행렬의 산물의 결정요인은 결정요인의 산물이다.

이것은 분할 쿼터와 2×2 행렬이 구성 대수학을 형성한다는 것을 의미한다. 0의 규범을 갖는 비제로 분할 분기가 있기 때문에 분할 분자는 "분할 구성 대수"를 형성하며, 따라서 그 이름이 다음과 같다.

규격이 0이 아닌 분할 분자는 승법 역, 즉 q/N(q)을 갖는다. 행렬의 관점에서, 이것은 행렬이 그 결정인자가 0이 아닌 경우에만 그 행렬을 바꿀 수 있다고 주장하는 크레이머 규칙이며, 이 경우 행렬의 역은 결정인자에 의한 공 인자 행렬의 몫이다.

The isomorphism between split-quaternions and 2×2 matrices shows that the multiplicative group of split-quaternions with a nonzero norm is isomorphic with and the group of split quaternions of norm 1 is isomorphic with

복잡한 행렬로 표현

복잡한 항목이 있는 2×2 행렬의 통일적 연관성 하위 표제로서 분할 분열을 나타낸다. 이 표현은 + xi + yj + zk분할 쿼터를 행렬에 매핑하는 대수 동형성으로 정의할 수 있다.

여기서 i(이탈적)는 상상의 단위로서, 기본분할 4원법 산법안 된다 혼동해서는 i(우측 로마자)와.

이 동형성의 이미지는 형태의 행렬에 의해 형성된 매트릭스 링이다.

여기서 위첨자 복잡한 결합을 의미한다.

이 동형성은 행렬에 각각 분할 수량 i, j, k를 맵핑한다.

이 표현이 대수적 동형상이라는 증거는 간단하지만 약간의 지루한 계산을 필요로 하는데, 이것은 2×2 실제 행렬로 분할-쿼터니온의 표현에서부터 시작하여 행렬 유사성을 사용함으로써 피할 수 있다. S를 행렬로 삼다.

그 다음, 2×2 실제 행렬로서 분할 분기의 표현에 적용하며, 위의 대수 동형성은 행렬 유사성이다.

복잡한 행렬로 대표되는 분할 쿼터의 경우, 결합은 공분자의 행렬이며, 규범이 결정 요인인 것은 거의 즉시 뒤따른다.

분할 쿼터를 복잡한 행렬로 나타냄. 규범 1의 쿼터니온 행렬은 정확히 특수 단일 집단 SU(1,1)의 요소들이다. 이것은 푸앵카레 디스크 모델쌍곡 운동을 설명하기 위한 쌍곡 기하학에서 사용된다.[1]

분할 복합 수에서 생성

케빈 맥크림몬은 L. E. 딕슨Adrian Albert가 디비전 알헤브라스 C, H, O를 위해 공표한 방식 이후 모든 구성 알헤브라가 어떻게 구성될 수 있는지를 보여주었다. 정말로, 그는 곱셈 규칙을 제시한다.

실제 케이스에서 두 배의 제품을 생산할 때 사용한다. 이전과 같이 이중결합 b) =( ,- b), 이(가) 되도록 하였다.

ab가 분할 복합 숫자 쿼터= b)= ( + zj ), ( + ), ),

then

층화

이 절에서는 단일 분할 분자에 의해 생성되는 하위 분지에 대해 연구 및 분류한다.

p = w + xi + yj + zk를 분할 쿼터로 한다. 그것의 실제 부분w = 1/2(p + p*)이다. q = p w = 1/2(p* – p)비현실적인 부분으로 한다. 하나는 q* =q를 가지며, 따라서 2= 2+ - (). )이 있다 {\ p가 실수(q = 0, p = w)이거나 순수하게 비현실적인 분할 쿼터(w = 0, p = q)인 경우 실수라는 후속조항이다.

p에 의해 생성된 하위격자 [ {의 구조는 간단명료하게 이어진다. 가지고 있다

그리고 이것은 교환 대수학이다. p가 실제인 경우를 제외하고 치수는 2이다(이 경우 하위게브라는 단순히

정사각형이 실제인 의 비현실 요소에는 가) 있는 aq 형식이 있다.

다음 하위 절에 자세히 설명되어 있는 세 가지 경우를 고려해야 한다.

닐포텐트 케이스

With above notation, if (that is, if q is nilpotent), then N(q) = 0, that is, This implies that there exist w and t in such that 0 ≤ t < 2π and

이것은 비현실적인 부분이 영점인 모든 분할 쿼터의 파라메트리징이다.

This is also a parameterization of these subalgebras by the points of a circle: the split-quaternions of the form form a circle; a subalgebra generated by a nilpotent element contains exactly one point of the circle; and the circle does 다른 점을 포함하지 않는다.

nilpotent 요소에 의해 생성된 대수는 [ / X 에 이형성이며, 이중 숫자의 공간에는 이형성이 있다.

분해가능사례

N(q) > 0. = ( ), 1은 다음과 같은 경우다.

1/n q는 두 의 방정식 x - 2- = 1^{2하이퍼볼로이드에 속하므로, 0 t t < 과 같은 실수의 n, t, u가 있다.

이것은 비현실적인 부분이 양의 규범을 갖는 모든 분할 쿼터의 파라메트리징이다.

This is also a parameterization of the corresponding subalgebras by the pairs of opposite points of a hyperboloid of two sheets: the split-quaternions of the form form a 2개의 시트로 구성된 하이퍼볼로이드; 양성 규범의 비현실적인 부분을 가진 분할 쿼터니온에 의해 생성된 아발지브라에는 이 하이퍼볼로이드에 정확히 두 개의 반대되는 점이 포함되어 있으며, 하이퍼볼로이드는 다른 점을 포함하지 않는다.

의 정규의 비현실적인 부분을 갖는 분할 쿼터니온에 의해 생성된 대수는 [X / 2 - {\]/\2}-1\ 및 분할 복합 숫자의 공간에 대해 이형적이다. It is also isomorphic (as an algebra) to by the mapping defined by

강제추행사건

1시트의 하이퍼볼로이드
(기사에서 세로축을 x라고 한다)

N(q) < 0. =- ( ), (가) 있는 경우다.

1/n q가 y + - = 1. y. 따라서 0 t < , u 등의 실수는 n, t, u이다

이것은 비현실적인 부분이 음의 규범을 갖는 모든 분할 쿼터의 파라메트리징이다.

This is also a parameterization of the corresponding subalgebras by the pairs of opposite points of a hyperboloid of one sheet: the split-quaternions of the form form a h한 시트의 yperboloid; 음의 규범에 비현실적인 부분을 가진 분할 쿼터니온에 의해 생성되는 아발지브라에는 이 하이퍼볼로이드의 정확히 두 개의 반대되는 점이 포함되며, 하이퍼볼로이드는 다른 점을 포함하지 않는다.

음수 정규의 비현실적인 부분을 갖는 분할 쿼터니온에 의해 생성된 대수는 [ / + X 이형이고 숫자의 C 에 이형이다

규범에 의한 층화

위에서 본 바와 같이, norm 1, 1 0 형식의 순수 비현실 분할 분수는 각각 한 장의 하이퍼볼로이드, 두 장의 히포볼로이드, 비현실 쿼터 공간의 원형 원뿔이다.

이러한 표면은 쌍으로 점증하지 않으며 교차하지 않는다. 이들의 보어는 다음과 같은 6개의 연결된 영역으로 구성된다.

  • 두 장의 하이퍼볼로이드의 오목한 쪽에 위치한 두 영역, 여기서 ( )> }
  • 두 장의 하이퍼볼로이드와 원뿔 사이의 두 영역(0 < ( )< 1 0
  • 원뿔과 한 시트의 하이퍼볼로이드 사이의 영역, 1< ( )<
  • ( q ) < - 인 시트의 하이퍼볼로이드 외부에 있는 영역

이러한 계층화는 고정된 표준의 분할 분자를 고려함으로써 정제될 수 있다: 모든 실제 수 n n 0에 대해 순수하게 비현실적인 분할 분자는 하이퍼볼로이드를 형성한다. 이 모든 하이퍼볼로이드는 위의 원뿔에 대해 점증하지 않으며, 이 표면들 중 어느 것도 다른 표면과 교차하지 않는다. 순수하게 비현실적인 분할 쿼터의 집합이 이러한 표면의 분리 결합이기 때문에, 이것은 원하는 층화를 제공한다.

역사 노트

공동취재단은 1849년 제임스 코클에 의해 런던-에딘버그-더블린 철학적 잡지에 처음 소개되었다.[3] 코클의 입문서는 1904년 콰터니온 학회서지학에서[4] 상기되었다. 알렉산더 맥팔레인은 1900년 파리에서 열린 국제수학자대회에서 연설할 때 분열-분열 벡터 구조를 외형적 체계라고 불렀다.[5]

유닛 구체는 1910년 한스 벡에 의해 고려되었다.[6] 예를 들어, 이음매 그룹은 419페이지에 나타난다. 분할-분할 구조는 수학 연보에도 간략히 언급되어 있다.[7][8]

동의어

  • 파라-쿼터니온(Ivanov and Zamkovoy 2005, Mohaupt 2006) 파라-쿼터니온 구조를 가진 다지관은 미분 기하학 및 끈 이론에서 연구된다. 파라쿼터니온 문헌에서 k는 -k로 대체된다.
  • 외구형 시스템(Macfarlane 1900)
  • 분할 쿼터니온(Rosenfeld 1988)[9]
  • 고대유물 (로센펠트 1988)
  • 사이비쿼터니온(Yaglom 1968[10] 로젠펠트 1988)

참고 항목

메모들

  1. ^ 카르젤, 헬무트 & 귄터 키스트(1985) "키네마틱 알제브라와 기하학", 과 기하학, R. Kaya, P. Plaumann, K. 스트램바흐 편집자, 페이지 437–509, esp 449,50, D. 레이델 ISBN90-277-2112-2
  2. ^ 케빈 맥크림몬(2004) 조던 알헤브라의 64페이지 유니버시티텍스트 스프링어 ISBN 0-387-95447-3 MR2014924
  3. ^ James Cockle(1849), 하나 이상상상 철학 잡지가 참여한 대수학시스템 (시리즈 3) 35: 434,5,5 생물다양성 유산 도서관의 링크
  4. ^ A. Macfarlane(1904) 코넬 대학교 역사 수학 모노그래프스의 Quaternions Allied Systems of Mathics, James Cockle, 페이지 17–18의 출품작
  5. ^ 알렉산더 맥팔레인(1900) 곡선 좌표에 공간 분석 적용 2014-08-10년 웨이백 기계, 국제수학연합(International Mathematistics Union)의 국제수학회의 진행 306페이지에 보관
  6. ^ 한스 벡(1910) 아인 세이텐슈튀크 주르 모비우스의 스헨 기하학리 데르 크라이스버완샤프텐, 미국수학회의 거래 11
  7. ^ A. A. Albert(1942), "구성을 허용하는 양형", 수학 연보 43:161부터 77까지
  8. ^ 발렌타인 바그만(1947), "로렌츠 그룹의 불가해한 단일 표현", 수학 연보 48: 568–640
  9. ^ 로젠펠드, B.A. (1988) 비유클리드 기하학의 역사, 389페이지, 스프링거-베를라크 ISBN 0-387-96458-4
  10. ^ Isaak Yaglom (1968) 기하학의 복잡한 숫자, 24페이지, 학술지

추가 읽기