群表示论

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出版者:北京大学出版社
作者:曹锡华
出品人:
页数:220
译者:
出版时间:1998-01-01
价格:12.50元
装帧:
isbn号码:9787301035221
丛书系列:天元研究生数学丛书
图书标签:
  • 数学
  • 群表示论
  • 北京大学数学系研究生基础课教材
  • 其余代数5
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具体描述

    群表示理论是近代数学中发展迅速且相当活跃的数学分支,它在量子力学、量子化学、核结构、固体物理、场论等的研究中有十分广泛的应用。本书旨在全面讲述群的表示理论。全书共分四章,内容包括:有限群的常表示,包括线性表示的基本概念、特征标理论和诱导表示的一系列重要结果;有限群的模表示,包括Brauer特征标理论、Cartan-Brauer三角形的基本性质和分块理

群表示论 这是一本深入探讨群表示论核心概念、理论框架与前沿应用的专著。 本书旨在为代数、几何、物理等领域的学习者和研究人员提供一套全面且富有洞察力的导览,以理解如何在抽象的群结构与具体的线性代数空间之间建立起富有成效的桥梁。 第一部分:群与线性代数的基础奠基 本书的开篇将扎实地回顾和梳理读者必须掌握的预备知识。我们首先聚焦于群论的基础,详细阐述群的定义、子群、正规子群、商群的构造,以及同态与同构的概念。特别地,我们将花费大量篇幅讨论有限群的结构定理,如拉格朗日定理、柯西定理以及西洛夫(Sylow)定理,这些是后续表示论分析的基石。 紧随其后的是线性代数的复习与深化。我们不仅仅是简单地回顾向量空间、线性变换和矩阵运算,而是着重于那些与表示论息息相关的概念:内积空间、酉空间、自伴算子(厄米特算子)、特征值与特征向量的谱分解。对于无限维空间,我们将引入希尔伯特空间的概念,为后续物理学中的应用做铺垫。 第二部分:表示论的核心构造与基本理论 此部分是本书的核心。我们正式引入群表示的定义:群 $G$ 到一个向量空间 $V$ 上的线性变换群 $ ext{GL}(V)$ 的同态 $ ho: G o ext{GL}(V)$。我们探讨了等价表示、可约与不可约表示的概念,并详细论证了对有限群而言,完全可约性(Maschke 定理)的重要性及其深刻含义。 针对复数域上的表示,本书深入阐述了舒尔引理(Schur's Lemma)的两个关键部分,这是导出表示论中诸多对称性和正交性的核心工具。基于舒尔引理,我们推导出了特征标理论的基石——特征标的正交性关系(第一和第二关系)。这些关系使得我们可以利用特征标来区分不可约表示,并确定一个表示中包含的不可约成分。 本书系统地构建了群表示的构造方法: 1. 直和与张量积: 详细讨论了如何从已知的表示构造新的表示,特别是张量积在物理对称性组合中的应用。 2. 诱导表示 (Induced Representations): 重点讲解了由子群的表示诱导上层群的表示的过程,包括其伴随的核引理 (Frobenius Reciprocity),这对有限群表示的计算至关重要。 3. 共轭表示 (Duality Representations): 分析了如何利用对偶空间构造新的表示,这在李群和规范场论中有重要体现。 第三部分:特定群类的表示 为了使理论更具操作性,本书将理论应用于几类重要的群结构: 有限阿贝尔群的表示: 由于阿贝尔群的特征标理论极其简洁,此处作为理论的简化范例,展示所有不可约表示的维度均为一。 对称群 $S_n$ 的表示: 这是组合数学和量子力学中应用最广泛的例子之一。我们将使用杨图(Young Diagrams)和标准杨表(Standard Young Tableaux)的方法,详细构造出 $S_n$ 的所有(复数域上)不可约表示,并展示如何计算其特征标。 有限群的构造性计算: 提供了一套系统的算法,用于计算任意给定有限群(如二面体群 $D_n$ 或四元数群 $Q_8$)的不可约表示的个数、维度和特征标表。 第四部分:从离散到连续——李群与李代数的交汇 本书的后半部分将视野扩展到连续群,为物理学和几何学中的高级应用做准备: 拓扑群基础: 介绍了拓扑群、紧致性、连通性等概念,为李群的定义奠定基础。 李群与李代数: 详细解释了李群如何与其在单位元处的切空间——李代数相关联。我们深入探讨了指数映射,以及李群的表示如何通过其李代数的表示(线性化)来理解。 复半单李代数的结构理论: 阐述了 Killing 形、根系(Root Systems)的概念,并运用 Cartan 子代数理论来分类复半单李代数。这是理解标准模型中规范群表示的关键。 最高权重理论 (Highest Weight Theory): 这是对李群表示论的精髓。我们展示了如何通过选择一个“最高权重”向量来唯一确定一个不可约表示,并推导出所有不可约表示的构造性方法。 第五部分:应用与展望 本书以一系列具有实际意义的应用结束,展现表示论的强大威力: 1. 晶体物理中的对称性: 讨论点群和空间群的表示在能带结构和晶体动理学中的应用,特别是如何利用表示论来确定简并能级。 2. 粒子物理中的规范群: 分析 $SU(2)$ 和 $SU(3)$ 等李群的张量积分解,这是理解夸克模型和标准模型中粒子组合规则的基础。 3. 量子力学中的守恒定律: 论证诺特定理与群表示论之间的内在联系,即对称性(群作用)如何直接导出守恒量。 本书的写作风格严谨而不失清晰,侧重于概念的几何与代数直觉的培养,同时配有大量的示例和练习题,旨在使读者不仅掌握理论推导,更能熟练运用表示论的工具解决实际问题。

作者简介

目录信息

第一章 预备知识
1 群论基础
2 代数与模
3 代数与模 续
第二章 有限群的常表示
1 线性表示的定义与例子
2 特征标理论
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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我花费了很长时间才大致读完这本书的初稿,我的整体感受是,它为“群表示论”这个主题树立了一个新的标杆。作者的写作习惯似乎是先构建一个宏大的理论框架,然后迅速将细节填充进去,这种自上而下的叙述方式非常适合那些已经对抽象代数有深刻理解的读者。关于代数群(Algebraic Groups)的表示论部分,处理得尤其出色,它成功地架起了有限群表示论与李群表示论之间的桥梁,清晰地展示了它们在理论上的内在联系。书中对范畴论工具的应用也相当巧妙,虽然没有专门开辟章节讲解,但其思想已经渗透在整个论证结构中,提升了理论的抽象层次。总而言之,这本书的价值在于它的统一性和前瞻性,它不仅是对现有知识的系统总结,更像是为下一代表示论研究者准备的一份详尽的路线图,尽管阅读过程需要极大的耐心和专注力,但其带来的思维冲击和知识增益是无可估量的。

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这本书的阅读体验,坦白讲,是充满挑战与回报的混合体。它的语言风格偏向于经典的德式数学论述,简洁、高度凝练,对于习惯了故事性叙述的读者来说,一开始可能会感到有些吃力。你必须全神贯注,细嚼慢咽每一个定义和引理。然而,一旦你攻克了一个难点,那种豁然开朗的感觉是无与伦比的。我发现,作者在引入某些高级概念时,比如玻特尔曼(Bortkewitsch)的构造,虽然没有提供大量的背景铺垫,但却极其精准地抓住了问题的核心本质。这迫使读者必须主动去查阅和连接相关的知识点,从而形成一个更庞大、更完善的知识网络。这本书的优点恰恰在于它的“不妥协”,它要求读者拿出与之匹配的智力投入,并承诺给予丰厚的回报。对于那些渴望突破现有理解瓶颈的同行者,这本书无疑是一剂强效的“智力兴奋剂”。

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与其他市面上流行的群表示论书籍相比,这本的独特之处在于它对“构造性”方法的偏爱。它不仅仅满足于证明存在性,更致力于展示如何通过具体的代数工具(比如克罗内克积、张量积的分解)来实际构建出所有的不可约表示。这一点在处理有限群,特别是可解群的表示时体现得淋漓尽致。我特别喜欢它在章节末尾设置的“历史性备注”和“开放性问题”部分,这些小小的脚注不仅丰富了文本的文化底蕴,还为有志于进一步研究的读者指明了方向。虽然某些章节涉及到的表示理论在现代数学中的应用可能不如其他领域那么“热门”,但作者对这些经典主题的尊重和深入挖掘,确保了知识的完整性和连贯性。这本书给我的感觉是,它是在用一种近乎艺术的手法,雕琢着代数结构的美感,让人在计算的同时,也能感受到数学的和谐之美。

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我必须说,这本书在理论深度上达到了一个令人敬佩的高度。它并非一本“入门读物”,而是面向有一定基础,希望精进理解的读者的宝藏。作者在处理酉群、特殊酉群的表示时,展现了极其扎实的功底,公式推导细致入微,几乎没有跳跃的步骤,这对于需要精确掌握证明细节的研究者来说,简直是福音。其中关于舒尔引理(Schur's Lemma)的推广及其在半单李代数结构分解中的应用,讨论得尤为深刻。虽然有些章节需要读者具备较强的代数背景知识,但正是这种深度,使得这本书超越了普通的教材,更像是一部具有里程碑意义的专业参考书。它没有回避那些晦涩难懂的部分,而是坦诚地将数学的严谨性展现给我们。对于那些打算从事代数几何或数学物理研究的人来说,这本书绝对是案头必备,里面的每一个定理都经过了作者的深思熟虑和精确提炼。

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这本关于群表示论的著作,简直是一场深入数学殿堂的奇妙旅程。作者的叙述方式非常清晰,逻辑严谨,对于初学者来说,它就像一位耐心的向导,领着我们一步步领略群论的宏伟蓝图。书中的概念介绍循序渐进,从最基础的群、环、域开始,到矩阵的运用,再到不可约表示的精妙构建,每一步都扣人心弦。我特别欣赏作者在解释抽象概念时,总能巧妙地结合具体的例子,这使得那些原本看似遥不可及的理论变得触手可及。尤其是关于特征标理论的部分,书中用非常生动的方式阐述了其在化学、物理学中的应用背景,让原本枯燥的代数工具瞬间充满了生命力。读完这本书,我感觉自己对对称性的理解达到了一个新的高度,它不仅教会了我如何计算表示,更重要的是,它培养了我用更深层次的数学语言去思考和建模的能力。这本书的排版和插图也做得相当出色,大量的图示帮助我更好地理解了像张量积、诱导表示这类复杂操作的几何意义,极大地提升了阅读体验。

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