2018年8月13日

よく知られている次の性質,証明をきちんと見たことがない気がしてきたので考えてみた.ΣV\Sigma\subset Vを有限ルート系,Σ+Σ\Sigma^+\subset\Sigmaを正ルート系とする.(特にΣ\SigmaVVを生成する.)vVv\in VΣ+\Sigma^+に関して支配的ならば,vR0Σ+v\in \mathbb{R}_{\ge 0}\Sigma^+

WWをWeyl群とする.次の簡単な事実に注意する:vVv\in Vが支配的ならばwWw\in Wに対してvw(v)R0Σ+v - w(v)\in\mathbb{R}_{\ge 0}\Sigma^+.これはwwの長さに関する帰納法で簡単に示せる.特にw(v)vw(v)\le vである.

VVには与えられた正ルート系と整合的な,線型な全順序が与えられているとする.Π\Piを単純ルート全体とし,v=αΠcααv = \sum_{\alpha\in\Pi}c_\alpha \alphacαRc_\alpha\in\mathbb{R}をとる.Θ={αΠcα<0}\Theta = \{\alpha\in\Pi\mid c_\alpha < 0\}とおき,Θ\Theta\ne\emptysetとして矛盾を導く.wΘ=sααΘw_\Theta = \langle s_\alpha\mid \alpha\in\Theta\rangleとおく.wWΘw\in W_\Thetaを最長元とする.このとき,αΘ\alpha\in\Thetaならばw(α)<0w(\alpha) < 0cα<0c_\alpha < 0でもあるのでcαw(α)>0c_\alpha w(\alpha) > 0である.特にcαw(α)>0>cααc_\alpha w(\alpha) > 0 > c_\alpha \alpha

αΠΘ\alpha\in\Pi\setminus\Thetaとする.このときβΘ\beta\in\Thetaに対してα,β0\langle \alpha,\beta^\vee\rangle\le 0であるのでα\alphaΘ\Thetaに関して反支配的.よって上に注意したことにより(支配的でなく反支配的であることに注意して)w(α)αw(\alpha) \ge \alphacα0c_\alpha \ge 0であるので,cαw(α)cααc_\alpha w(\alpha)\ge c_\alpha \alpha.以上のことから,Θ\Theta\ne \emptysetにより w(v)=αΘcαw(α)+αΠΘcαw(α)>αΘcαα+αΠΘcαα=v. w(v) = \sum_{\alpha\in\Theta}c_\alpha w(\alpha) + \sum_{\alpha \in \Pi\setminus\Theta}c_\alpha w(\alpha) > \sum_{\alpha\in\Theta}c_\alpha \alpha + \sum_{\alpha \in \Pi\setminus\Theta}c_\alpha \alpha = v. これは最初に述べた事実に反する.

または次の通り.こっちの方が簡単かな.Θ\Thetaは上と同様とし,x=βΣ+ZΘβx = \sum_{\beta\in\Sigma^+\cap \mathbb{Z}\Theta}\beta^\veeとおくと,よく知られているとおりこれはΘ\Thetaに関して正則かつ支配的,つまりαΘ\alpha\in\Thetaならばα,x>0\langle \alpha,x\rangle > 0.よってαΘcαα,x<0\langle\sum_{\alpha\in\Theta}c_\alpha\alpha,x\rangle < 0.またβΣ+ZΘ\beta\in\Sigma^+\cap \mathbb{Z}\ThetaαΠΘ\alpha\in\Pi\setminus\Thetaに対してα,β0\langle\alpha,\beta^\vee\rangle\le 0であるのでα,x0\langle\alpha,x\rangle\le 0.よってαΠΘcαα,x0\langle\sum_{\alpha\in\Pi\setminus\Theta}c_\alpha\alpha,x\rangle\le 0.よって v,x=αΘα,x+αΠΘα,x<0. \langle v,x\rangle = \left\langle\sum_{\alpha\in\Theta}\alpha,x\right\rangle + \left\langle\sum_{\alpha\in\Pi\setminus\Theta}\alpha,x\right\rangle < 0. 一方xxは正ルートの和であるので,これはvvが支配的であることに反する.

Σ\SigmaVVを生成するとは限らない場合は,結論が次のようになる.v=v1+v2v = v_1 + v_2v1R0Σ+v_1\in \mathbb{R}_{\ge 0}\Sigma^+v2,α=0\langle v_2,\alpha^\vee\rangle = 0 (αΣ\alpha\in\Sigma).これはV1=RΣV_1 = \mathbb{R}\SigmaV2={vVv2,α=0 (αΣ)}V_2 = \{v\in V\mid \langle v_2,\alpha^\vee\rangle = 0\ (\alpha\in\Sigma)\}とおくとV=V1V2V = V_1\oplus V_2となるので,この分解に即してv=v1+v2v = v_1 + v_2とし,v1V1v_1\in V_1に上を使えばよい.

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