Деформации исключительных простых алгебр Ли тема автореферата и диссертации по математике, 01.01.06 ВАК РФ

СЛНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

00460*58* ( ЛАДИЛОВА Анна Александровна

ДЕФОРМАЦИИ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНЫХ ПРОСТЫХ АЛГЕБР ЛИ

01.01.06 - Математическая логика, алгебра и теория чисел

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 О ИЮН 2010

Санкт-Петербург -2010

004603827

Работа выполнена на кафедре геометрии и высшей алгебры механико-математического факультета Нижегородского государственного университета.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор

КУЗНЕЦОВ Михаил Иванович Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор

ВАВИЛОВ Николай Александрович (Санкт-Петербургский государственный университет)

доктор физико-математических наук, профессор

ГАЛКИН Владимир Михайлович (Нижегородский государственный технический университет)

Ведущая организация: Московский государственный универси-

тет

Защита состоится «. Ж .» (ЛлО ¿¿-Я 2010 г. в I часов на заседании совета Д 212.232.29 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Санкт-Петербургском государственном университете в помещении ПОМИ РАН по адресу: 191023, наб. р. Фонтанки, 27, к. 311.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М. Горького Санкт-Петербургского государственного университета по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9.

Автореферат разослан «. Г .» _2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор физ.-мат. наук, профессор ¿7 ' Нежинский В.М.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Задача описания фильтрованных деформаций градуированных алгебр Ли возникает в связи с классификацией простых алгебр Ли, которая является одной из центральных проблем теории модулярных алгебр Ли. Общая схема классификации простых алгебр Ли была разработана в 60-х годах XX века А.И. Кострикиным и И.Р. Шафаревичем, сформулировавшими в 1966 г. основную классификационную гипотезу, согласно которой любая простая конечномерная ограниченная алгебра Ли над алгебраически замкнутым полем характеристики р > 5 либо является классической алгеброй Ли, либо изоморфна алгебре Ли картановского типа. Эту гипотезу доказали в 1984 г. P.E. Блок и Р.Л. Вильсон.

Классификационная схема для неклассических простых алгебр Ли Jz? состоит из следующих этапов:

1) построить максимальную подалгебру в -2', которая определяет длинную неуплотняемую фильтрацию в .£?, Jzf = Jzf_? з ... э Jzf-i з Jz?0 э э э___D S£r э Jz?r+i = {0}, такую, что в ассоциированной градуированной алгебре Ли L = ®ri=_qLi подалгебра ¿о является классической редуктивной алгеброй Ли, то есть прямой суммой классических простых алгебр Ли и, возможно, одномерного центра;

2) получить классификацию простых градуированных алгебр Ли, обладающих теми же свойствами, что и ассоциированная градуированная алгебры Ли L из п. 1), а именно, L — транзитивная алгебра Ли, ¿о — классическая редуктивная алгебра Ли, — неприводимый ¿о-модуль, L-i = L!_vi=\,...,q-,

3) найти все фильтрованные алгебры Ли, с которыми ассоциированы градуированные алгебры Ли из п. 2), то есть найти все фильтрованные деформации алгебр Ли из п. 2).

В 1970г. В.Г. Кац провел исследование градуированных алгебр Ли, удовлетворяющих условиям п. 2). Он сформулировал теорему, согласно которой градуированная алгебра Ли из п. 2) либо является классической, либо изоморфна градуированной алгебре Ли картановского типа. Эта теорема стала называться теоремой распознавания. В конце 60-х годов А.И. Кострикин и И.Р. Шафаревич построили серии неограниченных простых градуированных алгебр Ли картановского типа. В [1] В.Г. Кац предложил более общую конструкцию, включающую неградуированные алгебры Ли картановского типа. В 70-е годы В.Г. Кац и Р.Л. Вильсон получили качественное описание фильтрованных деформаций алгебр Ли картановского типа. Позднее в работах С.А. Тюрина, С.А. Кириллова, М.И. Кузнецова, С.М. Скрябина были найдены классы

изоморфизма фильтрованных деформаций алгебр Ли картановского типа. В этих работах методы, применяемые в теории бесконечномерных транзитивных фильтрованных алгебр Ли нулевой характеристики (когомологии Спенсера, теоремы вложения и т.д.), были адаптированы к модулярному случаю.

В настоящее время получена классификация простых модулярных алгебр Ли характеристики р > 3 (X. Штраде, А. Премет). Список простых алгебр Ли, кроме классических алгебр Ли и алгебр Ли картановского типа, при заданном ограничении на характеристику содержит только одну серию исключительных простых алгебр Ли характеристки р = 5 — серию алгебр Меликяна.

Над полями характеристики р = 3 ситуация иная. Здесь построено много серий простых градуированных алгебр Ли, которые не имеют аналогов при большей характеристике основного поля — так называемые исключительные алгебры Ли. Это алгебры серии Т, построенные М. Франк, алгебры Ли серии Ш (Ю.Б. Ермолаев, М.И. Кузнецов, Г. Браун, С.М. Скрябин), алгебры Ли серий X, У, X, построенные С.М. Скрябиным. Все эти алгебры Ли содержат подалгебру, которая является алгеброй Ли векторных полей, и, как модуль над этой подалгеброй, допускают описание в терминах модулей дифференциальных форм.

В [2] была получена геометрическая реализация алгебр Мелякяна, то есть получено представление алгебры в виде градуированной по модулю 3 алгебры Ли, в которой компонента Ц¡> является алгеброй Ли картановского типа, остальные компоненты реализованы как модули сечений геометрических расслоений над соответствующей алгеброй разделенных степеней, а умножение компонент задается инвариантными дифференциальными операторами. Метод М.И. Кузнецова построения геометрических реализаций, основанный на теории усеченных коиндуцированных модулей над транзитивными алгебрами Ли ([3]), был применен С.М. Скрябиным ([4]) и Г. Брауном ([5]) для построения новых простых алгебр Ли над полями малой характеристики.

В работах М.И. Кузнецова [2], [6] описание деформаций алгебр Меликяна, с помощью теорем вложения сводилось к деформациям внутри контактной алгебры Ли. В 2004г. X. Штраде использовал геометрическую реализацию алгебр Меликяна для доказательства их жесткости. Однако систематического исследования фильтрованных деформаций алгебр Ли, имеющих геометрическую реализацию, не проводилось.

Цель работы. Диссертационная работа посвящена разработке методов исследования фильтрованных деформаций исключительных простых градуированных алгебр Ли характеристки 3, имеющих геометрическую реализацию.

Основные результаты. В диссертации получены следующие результаты:

1. Доказательство жесткости алгебр Ли серии Франк относительно фильтрованных деформаций, основанное на вложении фильтрованных деформаций в контактную алгебру Ли от трех переменных.

2. Доказательство жесткости алгебр Ли серии R относительно фильтрованных деформаций.

3. Доказательство жесткости алгебр Ли серии Y относительно фильтрованных деформаций.

4. Доказательство жесткости простых градуированных алгебр Ли серии X относительно фильтрованных деформаций.

Научная новизна. Результаты диссертации являются новыми. В частности, впервые показано, что простые градуированные алгебры Ли серии X, а также исключительные алгебры Ли серии Франк и серий R, Y являются жесткими относительно фильтрованных деформаций.

Методы исследования. В работе использовались методы гомологической алгебры, в частности, точные последовательности коэффициентов групп ко-гомологий, спектральные последовательности Серра-Хохшильда, когомологии Спенсера. Применялся аппарат усеченных индуцированных и коиндуцирован-ных модулей над транзитивными алгебрами Ли, а также теорема вложения для фильтрованных деформаций алгебры контактного типа в контактную алгебру Ли.

Теоретическая и практическая ценность. Диссертационная работа носит теоретический характер. Ее результаты могут быть использованы при классификации простых алгебр Ли над алгебраически замкнутым полем характеристики 3.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены на международной конференции по алгебре и теории чисел, посвященной 80-летию В.Е. Воскресенского (Самара, 2007), на международной алгебраической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Д.К. Фадцеева (Санкт-Петербург, 2007), на международной алгебраической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения А.Г. Куроша (Москва, 2008), на летней школе-конференции «Алгебры Ли, алгебраические группы и теория инвариантов» (Самара, 2009), на нижегородских сессиях молодых ученых (Нижний Новгород, 2007, 2008, 2009), на всероссийских молодежных научных конференциях «Лобачевские чтения» (Казань, 2006, 2007, 2009), на научном семинаре по алгебре кафедры геометрии и высшей алгебры ННГУ (рук. проф. М.И. Кузнецов, 2010).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 8 печатных работах, из них 2 статьи, причем 1 статья из перечня, рекомендованного ВАК РФ, 2 работы в материалах всероссийских конференций и 4 тезисов докладов. Список опубликованных работ приведен в конце автореферата.

Личный вклад автора. Все результаты диссертации, выносимые на защиту, получены автором самостоятельно под научным руководством профессора М.И. Кузнецова.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и списка литературы. Главы разделены на параграфы. Библиография включает 48 наименований. Общий объем диссертации 90 страниц.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цели исследования, представлено краткое содержание работы и изложены основные результаты.

Первая глава имеет подготовительный характер. В ней содержатся общие сведения из теории алгебр Ли и теории когомологий, которые используются в диссертационной работе, определяются когомологии Спенсера, вводится понятие спектральной последовательности Серра-Хохшильда.

Здесь же рассматриваются различные определения деформаций алгебр Ли: приводятся понятия геометрических и формальных деформаций, излагаются определения фильтрованной деформации градуированной алгебры Ли и деформации однородной подалгебры внутри градуированной алгебры Ли.

Под фильтрованной деформацией градуированной алгебры Ли Ь, Ь -= понимается фильтрованная алгебра Ли — э э

э ... э _$?(,.) такая, что ее ассоциированная градуированная алгебра ¿г5£ изоморфна Ь. Далее показывается связь между деформациями алгебр Ли и группами когомологий этих алгебр. Алгебра Ли может быть представлена в виде прямой суммы векторных пространств {V;}, дополнительных к членам фильтрации, то есть ЛС^ = V,- Ф 1). Очевидно, отождествляя, Ь и найдется изоморфизм векторных пространств Л : £ —» , отображающий Ц на V,-такой, что %г оЛ = И. Из того, что — фильтрованная деформация алгебры Ь, следует, что умножение в может быть записано в виде

[Л(дс),Л(у)]=Л([Х,У]) + 2]А'г(*,У)

г> О

для однородных х е у е Ь^, при этом е Нот(£ л Ъ, ф;У()г — однородное отображение степени г. Если — первое отображение, не равное тождественно нулю на Ь А Ь, то щ = Л-1 о цк является коциклом на алгебре Ь степени к > 0. В случае, когда этот коцикл когомологичен нулевому отображению, то есть когда существует линейное отображение ф^: Ь —» Ь такое, что бфь - <рь, можно выбрать новый набор пространств {V,}, чтобы на Ь А Ь обращалось в нуль. Таким образом, из тривиальности подгруппы Н\{Ь, Ц второй группы когомологий следует жесткость алгебры Ли Ь относительно фильтрованных деформаций, то есть все фильтрованные деформации Ь изоморфны Ь.

Если градуированная алгебра Ли Ь является однородной подалгеброй конечномерной градуированной алгебры Ли М - Ф,Л/,-, то можно определить

понятие фильтрованной деформации внутри алгебры. Это такая фильтрованная алгебра Ли 1£, для которой существует вложение j: Jz? —> М. Причем j(Jz?(f)) с ®piMj и gr = L. В этом случае произвольный элемент и € Jz?w\.£?(,+i) можно представить в виде

и = х + <рк( х) + <рк+ i(x) + ...,

где <рь <fk+i,... — однородные отображения из Hom(L, М) степени к, к + 1,..., соответственно. При этом - л о ipk> где тг: М —» M/L — каноническая проекция, является однородным коциклом степени к, то есть 7рк е Z}(L, M/L). Классы орбит таких коциклов относительно автоморфизмов алгебры М составляют группу, обозначаемую через H^oc(L, M/L). В случае, если

Lie Aut(i)M + е,'>оМзегА*(£); = adM(i),

эта группа совпадает с группой H\(L, M/L). Таким образом, при выполнении последнего условия локальные деформации описываются подгруппой первой группы когомологий H[(L, M/L).

В главе 1 также приводятся сведения об алгебрах Ли картановского типа, в частности, определяются алгебра разделенных степеней 0{п: 7й), общая алгебра Ли картановского типа W(n: т), комплекс дифференциальных форм, специальная алгебра Ли картановского типа S(ti: т) и контактная алгебра Ли К(п: т). Наконец, вводятся понятия усеченных индуцированных и коиндуци-рованных модулей над транзитивными алгебрами Ли. Приведена теорема о когомологиях градуированной транзитивной алгебры Ли L с коэффициентами в усеченном коиндуцированном модуле coind V, согласно которой

H2(L, coind V) =

= H°(Q.) ® Н2(Цо). V) + Я'(О) ® H\L(0> V) + Я2(0) ® H°(L(0), V),

где Н'(£1) — группа когомологий де Рама, ¿(о( — пространство естественной фильтрации алгебры L.

Вторая глава посвящена доказательству жесткости алгебр серии Франк Т(т) относительно фильтрованных деформаций. Она состоит из трех параграфов, в первом из которых приводится геометрическая реализация простых алгебр Ли Т(т) как 7г-градуированных алгебр, построенная С.М. Скрябиным в [4]. Согласно этой работе,

Т(т) = Тъ®Тъ

где

7д = W(1: т) Ф (sl(i7) ® 0(1: т)) и 7у= i/en!(l: т),

здесь U — фиксированное двумерное векторное пространство. Алгебра Франк Т(т) допускает также естественную Z-градуировку глубины 2, согласованную с Хг-градуировкой

Т(т) = Г_2 Ф Г_1 ф Г0 © —

Особенностью алгебр Ли этой серии является возможность их представления в качестве однородной подалгебры в контактной алгебре Ли от трех переменных "7С(3: (1,1, т)). Такое представление было получено Г. Брауном. Более того, Т(т) является алгеброй контактного типа, то есть

®i<oTi = ®itoKQ: (1,1 ,m))i-

Поэтому, если она удовлетворяет условиям теоремы вложения, полученной М.И. Кузнецовым в [6], то ее фильтрованная деформация допускает вложение в ту же самую контактную алгебру 7С(3: (1,1, т)).

В п. 2.2 проверяется, что Т(т) удовлетворяет условию теоремы вложения, а значит, исследование фильтрованных деформаций алгебры Т(т) может быть сведено к описанию деформаций Т(т) внутри *7С(3: (1,1 ,т)). Кроме того, в работе устанавливается справедливость равенства

Lie Aut(i)*7f(3: (1,1, т)) + ©i>0(M>eг«(3: ил^)Т(т)), = ad7C(3: (1,1, #и))(1),

поэтому локальные фильтрованные деформации однородной подалгебры Т(т) внутри алгебры Ли *7С(3: (1,1, т)) описываются положительной частью первой группы когомологий Н\(Т(т), "7С(3: (1,1 ,т))/Т(т)).

Группа Я|(Г(т), *7С(3: (1,1, т))/Т(т)) вычисляется в п. 2.3. Из работы [6] известно, что для алгебры Ли L и транзитивного L-модуля V положительная часть первой группы когомологий H\(L, V) может быть вложена в группу когомологий Спенсера Ф;>оHi,l(L,V). Поскольку модуль *К"(3: (1,1 ,т))/Т(т) является транзитивным Г(т)-модулем, то тривиальность группы

Я1(Г(/п),%(3: (1,1,т))/Т(т))

следует из тривиальности групп когомологий Спенсера

W-\T(m), ЩЗ: (1,1, т))Щт)), j > 0.

Причем в силу того, что в Т(т) содержится элемент действующий на однородные 1-коциклы степени i умножением на скаляр -/, можно ограничиться вычислением лишь пространств, где j = 0( mod 3). Непосредственно проверяется, что для всех положительных j, j = 0( mod 3), указанные группы когомологий нулевые. Таким образом, можно сделать вывод о тривиальности локальных фильтрованных деформаций алгебры Т(т) внутри 7С(3: (1,1,/л)),

что влечет жесткость Т(т) относительно фильтрованных деформаций, то есть справедлива

Теорема 2. Пусть Jzf — фильтрованная деформация алгебры Ли Т(т), тогда Jz? = Т(т).

В третьей главе исследуются фильтрованные деформации алгебр Ли серии ¿Я. Алгебры этой серии параметризуются двумя натуральными параметрами и являются Тг-градуированными алгебрами:

R(mum2) = Щ2: (тит2))@С12(тит2),

R{mum2)m = W(2: (mbm2))©B2{Q.{mhm2)),

причем R(mum2)m — простая алгебра Ли. Алгебры L = W(2: (mi,m2)) ® М, где B2(Q(mi,m2)) с М с Q.2(ml,m2), допускают Z-градуировку глубины 1, согласованную с определенной выше ^-градуировкой.

Используя приведенную ниже схему, установлено, что алгебры Ли L серии являются жесткими. Эта схема состоит из трех этапов.

На первом этапе, в п. 3.1, доказывается утверждение о тривиальности подгруппы H\{W{2: (т\,т2)),М) второй группы когомологий, которое будет необходимо в дальнейшем. Здесь для упрощения вычислений используется факт, что модуль £12(т\,т2) является усеченным коиндуцированным W(2: (Ш(, Ш2))-модулем, а значит, достаточно показать тривиальность групп

H'(W(2: (тьш2))(0),Г22(тьт2)/тЙ2(тьт2)\ i = ОТ и

H2+(W(2: (и,,«г))«»,^(«ьm2)lmQ}(m\,m2)),

где ш — максимальный идеал в алгебре 0(mi,m2). Вычисление вышеприведенных групп основано на применении спектральной последовательности Серра-Хохшильда для алгебры W(2: (nil, т2))(0), ее идеала W(2: (т\,т2))т и модуля £l2(mi, m2)/m£l2(mi, т2). Для нахождения второй группы когомологий с коэффициентами в М = Вг{т\,т2) используется точная когомологическая последовательность коэффициентов.

На втором этапе, в п. 3.2, показывается, что в фильтрованной деформации Л£ содержится подалгебра, изоморфная W(2: (т\,т2)). Для этого Л? разбивается в прямую сумму подпространств {V,- 0 M,|grV; s W(2: {m\,m2))i, grМ,- = (Ly),} из дополнений к членам фильтрации алгебры. Утверждается, что подпространства {V,} могут быть выбраны так, чтобы сумма Ф,У/ являлась подалгеброй в изоморфной W(2: (mt,m2)). Выбрав подходящий изоморфизм векторных пространств Л: L -* Л?, умножение в можно записать в виде

[Л(и), Л(у)] = Л([н, v]) + v) + vr(u, v)).

г>0

Здесь предполагается, что отображения //,• принимают значения в Ф,Л/,-, а V,— в ©¡У,-. Тогда для первого рг в данном разложении, не тождественно равного нулю на \¥(2: {т\,т2)) Л ]№(2: (т\,т2)), отображение Л-1 о рг является коциклом положительной степени алгебры \¥(2: (т\, т2)) с коэффициентами в модуле М. Так как группа Я+(Щ2: (шь т2)), М) тривиальна, существует линейное отображение ф: ]¥(2: (т\, т2)) -» М такое, что 8ф = Я-1 о рг. Применяя ф к подпространствам V/, получается новый набор подпространств, для которых значения рг в ограничении на Щ2: (ть т2)) А \У(2: (шьмг)) тривиальны. Таким образом, индукцией по г можно получить требуемый набор {V,}. Изоморфность полученной подалгебры алгебре ]\?(2: {т\,т2)) следует из жесткости общей алгебры Ли картановского типа при р > 3.

В результате ££ можно рассматривать как \У(2: (ть/И2))-модуль. Поэтому следующий шаг состоит в доказательстве изоморфности Ь и Л? как Щ2: (шь/И2))-модулей. Здесь с помощью универсального свойства коиндуци-рованных модулей, которое означает коммутативность диаграммы

\У(2: (тьт2))еП2(2: (тх,т2)) ——> У/^о),

ч> %

удается вложить ££ в }№(2: (т\, т2)) Ф О.2(2: {т\,т2)), откуда и следует изоморфизм модулей Ь и

Наконец, на последнем этапе устанавливается, что построенный изоморфизм градуированных Щ2: (/иь/Я2))-модулей Ь и ££ в действительности является изоморфизмом алгебр Ли. Таким образом, имеет место

Теорема 3. Если 5£ — фильтрованная алгебра Ли такая, что = Ь, где Ь — алгебра Ли серии ё%, то = Ь.

Четвертая глава посвящена описанию фильтрованных деформаций алгебр Ли серии У. Это семейство простых алгебр Ли, зависящих от трех натуральных параметров т = (т\,т2, /пз) и, как и алгебры предыдущих серий, они наделены 7г-градуировкой,

У(Ш) = К5вУт,

где

У„ = Щ Ъ-.т),

Через £7'(3: обозначается ЩЗ: т)-модуль П'(3: т) с действием, определенным формулой

£> о 0 = И • 0 + сИу(£)0,

где D е ЩЗ: m), 0 e £2'(3: m), a • — стандартное действие ЩЗ: m) на модуле дифференциальных форм. Естественные градуировки на алгебре Ли ЩЗ: т) и модуле П'(3: т)а„ индуцируют Z-градуировку глубины 2 алгебры У(т), согласованную с 2г-градуировкой. При описании фильтрованных деформаций этих алгебр применяется схема, использованная при описании деформаций алгебр серии Si.

Сначала в п. 4.1 доказывается тривиальность подгруппы

Я(20)(ЩЗ: m),fi'(3: m)div)

второй группы когомологий. Метод вычисления также использует аппарат спектральных последовательностей и формулу для вычисления когомологий транзитивных алгебр с коэффициентами в усеченном коиндуцированном модуле.

Затем в п. 4.2 в фильтрованной деформации алгебры Y(m) выделяется подалгебра, изоморфная ЩЗ: т). Здесь проводятся рассуждения, аналогичные рассуждениям в серии однако, из-за иного строения однородных подпространств в Z-градуировке алгебр серии Y, имеются некоторые отличия. Алгебра S£ разбивается на подпространства У„ дополнительные к членам фильтрации. Далее показывается, что пространства Уц можно выбрать так, чтобы их сумма ®iVu являлась подалгеброй в Jzf. Она и будет изоморфна ЩЗ: Тп). Доказательство носит индукционный характер. Общий шаг индукции выглядит следующим образом. Используя изоморфизм векторных пространств Л между Y(m) и Л?, умножение в Jzf записывается в виде

[Д(м), Д(у)] = Л([и, v]) + YjVM, v).

г> О

Для наименьшего нечетного значения г такого, что рг(Щ3: ш) л ЩЗ: т)) Ф О, отображение Л-1 о цг является коциклом из Z(20)(W(3: m),Q}{3: m)div). Поэтому тривиальность соответствующей группы когомологий, доказанная в п. 4.1, позволяет выбрать линейное отображение ф, дифференциал которого равен Я-1 ои применить зависящее от него отображение 1 - До^оД""1 к пространствам взяв образы этих пространств за новый набор {Уг;}- При этом отображение fir при данном значении г станет тривиальным на ЩЗ: т) Л ЩЗ: т). За конечное число шагов получается искомая подалгебра.

П. 4.3 содержит собственно доказательство жесткости алгебр Ли серии Y относительно фильтрованных деформаций. Сначала, чтобы показать изоморф-ность YQn) и _$f как ЩЗ: 7п)-модулей, используется свойство универсальности индуцированных модулей для доказательства вложения У(ш) в Таким об-

разом, коммутативна диаграмма

где отображение <р инъективно. Сравнивая размерности, легко убедиться, что это вложение и есть искомый изоморфизм, причем можно считать, что он сохраняет фильтрацию. На последнем этапе с помощью индукции доказывается, что этот изоморфизм является изоморфизмом алгебр Ли. Таким образом, алгебры серии У являются жесткими относительно фильтрованных деформаций, что составляет утверждение следующей теоремы.

Теорема 4. Если — фильтрованная алгебра Ли такая, что ¿гЛ? = У(т), то Л? = У(т).

В пятой главе рассматриваются алгебры Ли серии X и описываются фильтрованные деформации для простой градуированной алгебры Ли из этого семейства.

Первый параграф этой главы посвящен описанию алгебры Ли серии X, которые реализуются как подалгебры в алгебре У(т), но зависят не только от параметра т, но и от формы ш = 1гс1х\ л йхг д из пополнения комплекса дифференциальных форм ЩЕ). Геометрически эти алгебры описываются следующим образом:

Х(т, со) = Х^еХу,

где Хд = 5(3: т, ш) — специальная алгебра Ли картановского типа, соответствующая форме а), Ху = Z1(í2(3: т)и-')- В случае, когда й = 1, Х(т, а>) является однородной подалгеброй в градуированной алгебре Ли У(/п), и ее третий коммутант — простая алгебра Ли, устроенная следующим образом:

Х"'(т) = х5ехт,

где

Хд = Я(3: т),

ХТ = с/(0'(3:т)),

под (7(3: т) подразумевается 5(3:7п)-подмодуль в 0(3: т) коразмерности 1. В работе описываются фильтрованные деформации именно такой алгебры. Результатом исследования является следующее утверждение: простая алгебра Ли Х"'(т) не имеет фильтрованных деформаций, неизоморфных данной алгебре.

Также, как и в случаях серий 2% и. У, первый шаг доказательства, описанный в п. 5.2 и п. 5.3, заключается в нахождении некоторой подгруппы второй

группы когомологий, а именно, Я20)(5 (3: т), <1(0'(3: т))). Здесь используются те же методы вычисления: спектральные последовательности Серра-Хох-шильда, формула для вычисления когомологических групп с коэффициентами в коиндуцированном модуле и точные последовательности. Однако, в отличие от рассмотренных ранее случаев, искомая группа когомологий может быть нетривиальна. Более точно, группа Я20)(5(3: т),21(3: т)) порождена классами четырех коциклов, один из которых — со, имеет степень 1, а степени остальных строго больше единицы. Для доказательства этого факта используется реализация коприсоединенного модуля 5(3: т) в виде £2!(3: т)/21(3: т), полученная Я.С. Крылюком в [7]. Кроме того, для случая трех переменных присоединенный и коприсоединенный модули для алгебры 5(3: т) изоморфны. Применяя точную последовательность

О -> 2\Ъ:т) -* 0}(3:Ш) В2(Ъ:т) -> О,

можно показать, что группа Я(20)(5 (3: т),2х(3: 7л)) изоморфна группе Н\(Б(3: т),5(3: т)), описание которой получено в [8] (см. также [3]). Для трех последних коциклов, степень которых больше 1, получено их полное описание как образов дифференцирований ас1(*|р алгебры 5(3: т)

при связывающем гомоморфизме:

Далее показывается, что группы Я20)(5(3: т),2х(3: т)) и Я20)(5(3: ~т),Вх(3: т)) изоморфны. Наконец, устанавливается, что отображение

<р: Я20)(5(3: т)^(0'(3'. т))) -» Я20)(5(3: Щ,В\Ъ: т)),

соответствующее точной последовательности коэффициентов

О ¿(0'(3: ш)) -> В1(3: т) В\3: т)/(1(0'(3: т)) О,

инъективно, и классы коциклов, степень которых больше 1, не лежат в образе <р. В результате получается, что группа Я20)(5(3: т), с1(0'(3: т))) не более чем одномерна.

Следующий этап исследования заключается в выделении подалгебры в фильтрованной деформации алгебры Х"'(т) с ассоциированной градуированной алгеброй, изоморфной 5(3: т). Также, как в случае серии У, деформация раскладывается в прямую сумму подпространств {У,}, дополнительных к членам фильтрации. С помощью подходящего изоморфизма векторных пространств Л: Х"'(т) —> % умножение в ££ представимо в виде

[Л(И),Л(У)]=А([и,У]) + 2]//г(И,У).

г> О

Тогда для наименьшего нечетного значения г такого, что рг в ограничении на S(3: m) Л S(3: m) нетривиально, отображение Я-1 о цг является коциклом из Z(20)(5(3: ш), ¿/((7(3: m))). Минимальная степень нетривиального коцикла алгебры Х"'(т) равна 3, а значит, Я-1 о должен быть коциклом из Zl(X"'(m), Х"'(т)). Далее показывается, что этот коцикл не может быть кого-мологичным нетривиальному коциклу Ощз: т)л5(3: m)- В результате, для любого положительного нечетного г можно выбрать линейное отображение ф такое, что бф = Я-1 о рг. При помощи отображения ф можно построить новый набор пространств Vi, чтобы цг в ограничении на 5(3 : m) А 5(3 : т) было тривиально. Повторяя эти рассуждения нужное количество раз, получатся такие V¡, что (5 = Ф,-Уг; является подалгеброй в áf. Ясно, что ассоциированная с ней градуированная алгебра изоморфна 5(3 : m). Поскольку 5(3 : Tri) не является жесткой относительно фильтрованных деформаций алгеброй, то либо © = 5(3: m), либо © s 5(3 : m, со), to = (1 + x^)dx\ A dx2 A dx3.

Применяя универсальное свойство коиндуцированных модулей, из коммутативной диаграммы

©еО'(3: т) ——► (di,d2,d3)e(dxudx2,dx3)

*

получается вложение ©-модуля в © е Q}(3: m), поэтому по соображениям размерности случай, когда © = 5(3 : т, ы), со = (1 + x<S))dx\ A dx2 A dx3, невозможен, а значит, Л? и Х"'(т) являются изоморфными 5(3: /й)-модулями.

Отображение Я устанавливает этот изоморфизм, более того Я является изоморфизмом алгебр Ли, что показано в п. 5.6. Итак, алгебра Х"'(т) является жесткой относительно фильтрованных деформаций:

Теорема 5. Пусть Jz? — фильтрованная деформация простой градуированной алгебры Ли Х"'(т). Тогда Jzf изоморфна алгебре Х"'(т).

Цитированная литература

1. Кац В. Г. Глобальные псевдогруппы Картана и простые алгебры Ли характеристики р И УМН. 1971. Т. 26, № 3. С. 199-200.

2. Kuznetsov M. I. The Melikyan algebras as Lie algebras of the type G2 // Commun. Algebra. 1991. Vol. 19, no. 4. Pp. 1281-1312.

3. Кузнецов M. И. Усеченные индуцированные модули над транзитивными

алгебрами Ли характеристики р // Изв. АН СССР. Сер. матем. 1989. Т. 53, № 3. С. 557-589.

4. Скрябин С. М. Новые серии простых алгебр Ли характеристики 3 // Матем. сб. 1992. Т. 183, № 8. С. 3-22.

5. Brown G. Е. On the structure of some Lie algebras of Kuznetsov // Michgan Math. J. 1992. Vol. 39, no. 1. Pp. 85-90.

6. Kuznetsov M. I. On Lie algebras of contact type // Commun. Algebra. 1990. Vol. 18, no. 9. Pp. 2943-30013.

7. Крылюк Я. С. О максимальной размерности неприводимых представлений простых р-алгебр Ли картановских серий S и Я // Матем. сб. 1984. Т. 123, № 1. С. 108-119.

8. Целоусов М. Ю. Дифференцирования алгебр Ли картановского типа // Изв. вузов. Матем. 1970. № 7. С. 126-134.

Публикации автора по теме диссертации Статьи в журналах, рекомендованных ВАК:

1. Ладилова, A.A. Фильтрованные деформации алгебр Франк. / A.A. Лади-лова // Изв. вузов. Матем. - 2009. № 8. - С. 53-56.

Другие публикации:

2. Ладилова, A.A. Фильтрованные деформации алгебр Франк / A.A. Ладилова //Труды математического центра им. Н.И. Лобачевского. - Казань. -2006. - Т. 34. - С. 148-149.

3. Ладилова, A.A. Фильтрованные деформации алгебр серии R / A.A. Ладилова // Междунар. конф. по алгебре и теории чисел, поев. 80-летию В.Е. Воскресенского. Тезисы докладов. - Самара. - 2007. - С. 35-36.

4. Ладилова, A.A. Фильтрованные деформации алгебр Ли серии R 1 A.A. Ладилова // Международная алгебраическая конференция, посвященная 100-летию со дня рождения Д.К. Фаддеева. Тезисы докладов. -Санкт-Петербург. - 2007. - С. 48^19.

5. Ладилова, A.A. Фильтрованные деформации алгебр Ли серии Y / A.A. Ладилова // Труды математического центра им. Н.И. Лобачевского. - Казань. - 2007. - Т. 36. - С. 140-141.

6. Ладилова, A.A. Фильтрованные деформации алгебр Ли серии У/ A.A. Лчдилова И Мсждунар. алгебраическая конфер., посвященная 100 летаю со дня рождения А.Г. Куроша. Тезисы докладов. - Москва

- 2008. - С. 153.

7. Лрдитоза, A.A. Фильтрованные деформации исключительных простых алгебр Ли характеристики 3 / A.A. Ладилова // Летняя школа-конференция «Алгебры Ли, алгебраические группы и теория инвариантов». Тезисы докладов. - Самара. - 2009. - С. 32 -33.

8. Ладилова, A.A. Фильтрованные деформации алгебр Ли серии Y / A.A. Ладичова // Фундамент, и прнкл. матем. - 2008. № 14(6), - С.

Подписано к печати 21.04.10. Формат 60 х84 1/16 . Бумага офсетная. Гарнитура Тайме. Печать цифровая. Печ. л. 1,0. Тирзж ;00 эю Заказ 47?0. Отпечатано в Отделе оперативной полиграфии Химического факультета СП61~У 198504, Санкт-Петербург, Старый Петергоф, Университетский пр., 26 Тел.: (812) 428-40-43,428-69-19

135-140.

Глава 1. Основные сведения.

1.1. Когомологии алгебр Ли

1.2. Спектральные последовательности.

1.3. Деформации алгебр Ли.

1.4. Алгебры Ли картановского типа.

1.5. Усеченные индуцированные и коиндуцированные модули

Глава 2. Фильтрованные деформации алгебр Ли серии Франк

2.1. Геометрическая реализация алгебр Франк.

2.2. Вложение фильтрованных деформаций в контактную алгебру

2.3. Исследование фильтрованных деформаций алгебр Франк внутри контактной алгебры.

Глава 3. Фильтрованные деформации алгебр Ли серии 8%

3.1. Вычисление группы H+(W, B2(£l)).

3.2. Выделение подалгебры, изоморфной Lq в фильтрованной деформации

3.3. Построение 22-градуировки в фильтрованной деформации Jf

Глава 4. Фильтрованные деформации алгебр Ли серии Y.

4.1. Вычисление группы

4.2. Построение в фильтрованной деформации Jzf подалгебры, изоморфной W.

4.3. Доказательство жесткости алгебр Ли серии Y относительно фильтрованных деформаций.

Глава 5. Фильтрованные деформации алгебр Ли серии X.

5.1. Геометрическая реализация алгебр Ли серии X.

5.2. Вычисление групп когомологий специальной алгебры Ли S с коэффициентами в модулях дифференциальных форм.

5.3. Описание коциклов группы H^(S,Z'(Q)).

5.4. Выделение специальной подалгебры в фильтрованной деформации

5.5. Исследование Jzf как ^-модуля.

5.6. Доказательство жесткости простой градуированной алгебры

Ли типа X.

Диссертация посвящена исследованию фильтрованных деформаций исключительных градуированных алгебр Ли над алгебраически замкнутым полем характеристики три. Под исключительными градуированными алгебрами Ли понимаются алгебры Ли, которые содержат в качестве однородных идеалов простые алгебры Ли, не имеющие аналогов при больших характеристиках основного поля.

Задача описания фильтрованных деформаций градуированных алгебр Ли возникает в связи с классификацией простых алгебр Ли, которая является одной из центральных проблем теории модулярных алгебр Ли. Общая схема классификации простых алгебр Ли была разработана в 60-х годах XX века А.И. Кострикиным и И.Р. Шафаревичем, сформулировавшими в 1966 г. ([31]) основную классификационную гипотезу, согласно которой любая простая конечномерная ограниченная алгебра Ли над алгебраически замкнутым полем характеристики р > 5 либо является классической алгеброй Ли, либо изоморфна алгебре Ли картановского типа. Эту гипотезу доказали в 1984 г. Р.Е. Блок и Р.Л. Вильсон ([2], [3]).

Классификационная схема для неклассических простых алгебр Ли «if состоит из следующих этапов:

1) построить максимальную подалгебру Jz?o в Jzf, которая определяет длинную неуплотняемую фильтрацию в cif, j^f — jzf-q d . . . d j£f-i id j£f0 —> d Jzfj d . d э <5fr+1 = {0}, такую, что в ассоциированной градуированной алгебре Ли L - Фri=qLi подалгебра Lq является классической редуктивной алгеброй Ли, то есть прямой суммой классических простых алгебр Ли и, возможно, одномерного центра;

2) получить классификацию простых градуированных алгебр Ли, обладающих теми же свойствами, что и ассоциированная градуированная алгебры Ли L из п. 1), а именно, L — транзитивная алгебра Ли, Lq — классическая редуктивная алгебра Ли, Li — неприводимый Lo-модуль, L-i — L j, i= 1,. ,q',

3) найти все фильтрованные алгебры Ли, с которыми ассоциированы градуированные алгебры Ли из п. 2), то есть найти все фильтрованные деформации алгебр Ли из п. 2).

В 1970г. В.Г. Кац провел исследование градуированных алгебр Ли, удовлетворяющих условиям п. 2). Он сформулировал теорему, согласно которой градуированная алгебра Ли из п. 2) либо является классической, либо изоморфна градуированной алгебре Ли картановского типа. Эта теорема стала называться теоремой распознавания. В конце 60-х годов А.И. Кострикин и И.Р. Шафа-ревич построили серии неограниченных простых градуированных алгебр Ли картановского типа ([32]). В [24] В.Г. Кац предложил более общую конструкцию, включающую неградуированные алгебры Ли картановского типа. В 70-е годы В.Г. Кац ([25]) и Р.Л. Вильсон ([17]) получили качественное описание фильтрованных деформаций алгебр Ли картановского типа. Позднее в работах С.А. Тюрина [48], М.И. Кузнецова [37], М.И. Кузнецова и С.А. Кириллова [28], [29] и С.М. Скрябина [12], [46] найдены классы изоморфизма фильтрованных деформаций алгебр Ли картановского типа. Фильтрованные деформации исключительных простых алгебр Ли характеристики 5 исследовались в работах М.И. Кузнецова [10], [11]. В [11] была получена геометрическая реализация алгебр Мелякяна, то есть получено представление алгебры в виде градуированной по модулю 3 алгебры Ли, в которой компонента Lq является алгеброй Ли картановского типа, остальные компоненты реализованы как модули сечений геометрических расслоений над соответствующей алгеброй разделенных степеней, а умножение компонент задается инвариантными дифференциальными операторами. Метод М.И. Кузнецова построения геометрических реализаций, основанный на теории усеченных коиндуцированных модулей над транзитивными алгебрами Ли ([37]), был применен С.М. Скрябиным ([47]) и Г. Брауном ([5], [6]) для построения новых простых алгебр Ли над полями малой характеристики. В работе [47], кроме известных серий простых алгебр Ли — серии Франк Г ([7]) и серии & ([20], [36]), — построены геометрические реализации новых простых градуированных алгебр Ли серий X, Y и Z.

В данной работе исследуются фильтрованные деформации исключительных алгебр Ли серий X, Y и серии Франк над алгебраически замкнутым полем характеристики 3. Каждая серия алгебр Ли исследуется отдельно, однако реализация алгебр в геометрических терминах позволяет применить единый подход для исследования их деформаций. Этот подход основан на использовании усеченных коиндуцированных модулей и спектральной последовательности Серра-Хохшильда. В конечном итоге доказано, что все исследуемые алгебры Ли являются жесткими относительно фильтрованных деформаций, хотя возникающие в промежуточных вычислениях группы когомологий не всегда тривиальны.

Опишем содержание отдельных глав.

В главе 1 содержатся общие сведения из теории алгебр Ли, которые используются в работе. Определены когомологии алгебр Ли, в том числе кого-мологии Спенсера, введены обозначения для градуировок и фильтраций на группах когомологий, дано понятие спектральной последовательности Серра-Хохшильда. Существует несколько различных определений деформаций алгебр Ли, которые также изложены в этой главе. Более конкретно, приведены понятия геометрических и формальных деформаций, указана взаимосвязь между ними, изложены определения фильтрованной деформации градуированной алгебры Ли и деформации однородной подалгебры внутри градуированной алгебры Ли, а также показана связь между деформациями алгебр Ли и группами когомологий этих алгебр. Также излагаются сведения об алгебрах Ли картановского типа: общей, специальной и контактной, вводится стандартная градуировка, фильтрация, пополнение по фильтрации, описываются их однородные подалгебры, приводятся другие сведения, которые используются в данной работе. Наконец, вводятся понятия усеченных индуцированных и коиндуцированных модулей над транзитивными алгебрами Ли, приведена теорема о когомологиях транзитивной алгебры Ли с коэффициентами в коин-дуцированном модуле.

Вторая глава посвящена доказательству жесткости алгебр серии Франк Т(т) относительно фильтрованных деформаций. В п. 2.1 приводится геометрическая реализация простых алгебр Ли Т{т) как Z2-градуированных алгебр, построенная С.М. Скрябиным в работе [47]. Алгебра Франк Т(т) допускает также Z-градуировку глубины 2, согласованную с Z2-гpaдyиpoвкoй. Особенностью алгебр Ли этой серии является возможность их представления в качестве однородной подалгебры в контактной алгебре Ли *К(3: (1,1 ,т)). Такое представление было получено Г. Брауном в [4]. Кроме того, Т(т) является алгеброй контактного типа, поэтому, если она также удовлетворяет некоторым дополнительным условиям — условиям теоремы вложения из работы [10], то ее фильтрованная деформация допускает вложение в ту же самую контактную алгебру. Далее в п. 2.2 проверяется, что Т(т) удовлетворяет условию теоремы вложения, а значит, исследование фильтрованных деформаций алгебры Т(т) может быть сведено к описанию деформаций Т(т) внутри 9С(3: (1,1, w)). Из работы М.И. Кузнецова [10] известно, что локальные фильтрованные деформации однородной подалгебры L внутри алгебры Ли М описываются группой H\qc(L, М/L), а при выполнении условия Lie Aut(i)M + ©;>о(МэеглД-)(" = adM(i) — положительной частью первой группы когомологий Н\{Ь,М/L), Поэтому следующим шагом является проверка выполнения приведенного выше условия, которое позволяет свести изучение фильтрованных деформаций алгебры

Ли Tim) к вычислению группы Я|(Г(га), 7С(3: (1, l,w))/2"(m)). Данная группа вычисляется в п. 2.3 следующим образом. Поскольку для алгебры Ли L и транзитивного L-модуля V положительная часть первой группы когомологий H\(L, V) может быть вложена в группу когомологий Спенсера фу->оHj,](L, V), а 7<"(3: (1,1 ,т))/Т(т) является транзитивным Г(т)-модулем, то тривиальность группы Н\{Т(т),<К(3: (1,1, т))/Т(т)) следует из тривиальности групп Hi'l{T{m),<K(b: (1,1 ,т))/Т{т)), j > 0. Непосредственными вычислениями показывается, что для всех j > 0 указанные группы когомологий нулевые. Таким образом, можно сделать вывод о тривиальности локальных фильтрованных деформаций алгебры Т(т) внутри 7С(3: (1,1, ш)), что влечет жесткость Т(т) относительно фильтрованных деформаций.

В третьей главе исследуются фильтрованные деформации алгебр Ли серии Алгебры этой серии параметризуются двумя натуральными параметрами и являются 22-градуированными алгебрами: R(m\,m2) = W(2: (mi,m2))© ©fi2(mi,m2) и/?(mi,m2)(1) = W(2: (m\,m2))@B2{Q.(m\,m2)), причем fi(mi,ra2)(1) — простая алгебра Ли. Алгебры L = W(2: (т\, ш2)) Ф М, где 52(П(тьт2)) с CMC £>2(mi,/772), допускают Z-градуировку глубины 1. Используя приведенную ниже схему, установлено, что алгебры Ли L серии & являются жесткими. На первом этапе, в п. 3.1, доказывается вспомогательное утверждение о тривиальности подгруппы //2(W(2: (mi,m2)),М) второй группы когомологий. Здесь для упрощения вычислений используется факт, что fi2(mi,m2) является коин-дуцированным W(2: (тьт2))-модулем, а значит, достаточно показать тривиальность групп Hl+(W(2: (т\, m2))(0), Q2(m[, m2)/mf22(/^i, mi)), i = 0,2, где m — максимальный идеал в алгебре (9(mi,m2). Также применяются спектральные последовательности Серра-Хохшильда и точные когомологические последовательности. На втором этапе, в п. 3.2 , показывается, что в фильтрованной деформации содержится подалгебра, изоморфная W(2: (mj,т2)). Для этого Jразбивается на подпространства {V, ф М,} из дополнений к членам фильтрации алгебры. Утверждается, что подпространства {У,} могут быть выбраны так, чтобы сумма ф(-У,- являлась градуированной подалгеброй в Jzf, изоморфной W(2: (/?/],тг)). Выбрав подходящий изоморфизм векторных пространств Л: L —> умножение в можно записать в виде Я(у)] = Л([и, v]) + + Е/->оОиг(ц, v) + vr(u, v)). Здесь предполагается, что отображения щ принимают значения в ©,М(-, а уг — в ФгУ/. Тогда для первого \хг в данном разложении, ненулевого на W(2: (mi,тг)), отображение /I-1 о цг является коциклом положительной степени алгебры W(2: {m\,mi)) с коэффициентами в М. Так как группа H+(W(2: (m\,mi)), М) тривиальна, существует линейное отображение W(2: (m\,mi)) —> М такое, что 6ф = ЯГ1 о цг. Применяя «Д к подпространствам получается новый набор подпространств, для которых значения fir в ограничении на W(2: (mi,пь)) тривиальны. Таким образом, индукцией по г можно получить требуемый набор {V/}. В результате ££ является W(2: (тьт2))-модулем, и следующий шаг состоит в доказательстве изоморфности L и Jzf как W(2: (тьт2))-модулей; Здесь с помощью универсального свойства коиндуцированных модулей удается вложить Jzf в W(2: (mi,mi))@Q2(m\, mi), откуда и следует изоморфизм. Наконец, на последнем этапе устанавливается, что построенный изоморфизм градуированных W(2: (mi,///2))-модулей L и У в действительности является изоморфизмом алгебр Ли.

Четвертая глава посвящена описанию фильтрованных деформаций алгебр Ли серии У. Это семейство простых алгебр Ли, зависящих от трех натуральных параметров т = (m\,m2,mi) и, как и алгебры предыдущих серий, они наделены 22-градуировкой, Y(Jn) = 7q © Yj, где Yq = W(3: m), Yj = Ql(3: m)ciiv. Естественные градуировки на алгебре W(3: m) и модуле Г2!(3: m)div индуцируют Z-градуировку глубины 2 алгебры YQn), согласованную с 22-градуировкой. При описании фильтрованных деформаций этих алгебр применяется схема, использованная при описании деформаций алгебр серии 8%. Таким образом, сначала в п. 4.1 доказывается тривиальность подгруппы #(20)(W(3: m), £2](3: m)&v) второй группы когомологий. Метод вычисления также использует аппарат спектральных последовательностей и формулу для вычисления когомологий транзитивных алгебр с коэффициентами в усеченном коиндуцированном модуле. Затем в п. 4.2 в фильтрованной деформации алгебры Y(m) выделяется подалгебра, изоморфная W(3: m). Здесь проводятся рассуждения, аналогичные рассуждениям в серии однако, из-за иного строения однородных подпространств в Z-градуировке алгебр серии Y, имеются некоторые отличия. Алгебра Jzf разбивается на подпространства Vj, дополнительные к членам фильтрации. Далее показывается, что пространства V2; можно выбрать так, чтобы их сумма ©/V^, являлась подалгеброй в Jzf. Она и будет изоморфна W(3: ш). Доказательство носит индукционный характер. Общий шаг индукции выглядит следующим образом. Используя изоморфизм векторных пространств Л между Y(m) и Jzf, умножение в Jzf записывается в виде [Л(и), /l(v)] = Л([м,у]) + Цг>о/^г(м»v)- Для наименьшего нечетного значения г такого, что /J-r(W(3: Тп) л W(3: Ш)) Ф 0, отображение Л~1 о fir является коциклом из Zj?0)(W(3: m),Q}(3: m)div). Поэтому тривиальность соответствующей группы когомологий позволяет выбрать линейное отображение ф, дифференциал которого равен /Г1 о jir, и применить его к пространствам V2i, взяв образы этих пространств за новый набор V2/. При этом отображение jir при данном значении г станет тривиальным на W(3: m). За конечное число шагов получается искомая подалгебра. П. 4.3 содержит собственно доказательство жесткости алгебр Ли серии Y относительно фильтрованных деформаций. Сначала, чтобы показать изоморфность Y(m) и Jzf как W(3: т)-модулей, используется свойство универсальности индуцированных модулей для доказательства вложения Y(m) в Jzf. Сравнивая размерности, легко убедиться, что это вложение и есть искомый изоморфизм, причем можно считать, что он сохраняет фильтрацию. На последнем этапе с помощью индукции доказывается, что этот изоморфизм является изоморфизмом алгебр Ли. Таким образом, алгебры серии Y являются жесткими относительно фильтрованных деформаций.

В пятой главе рассматриваются алгебры Ли серии X и описываются фильтрованные деформации для простой градуированной алгебры Ли из этого семейства. Алгебры серии X реализуются как подалгебры в алгебре Y(m), но зависят не только от параметра т, но и от формы со = hdx\ Adx2Adx^ из Q(E). Геометрически эти алгебры описываются следующим образом: Х(т, со) = X^®Xj, где Xq = S(3:m,co) — специальная алгебра Ли картановского типа, соответствующая форме со, Xj = Zl(Q(3: m)h~О- В случае, когда h - 1, Х(т,со) является однородной подалгеброй в градуированной алгебре Ли Y(m), и ее третий коммутант — простая алгебра Ли, устроенная следующим образом: Х"'(т) = Xq® Хт, где Xq = S (3: m), Xj = d(0'(3: m)\ под 0'(3: m) подразумевается S (3: т)-подмодуль в <9(3: m) коразмерности 1. В работе описываются фильтрованные деформации именно такой алгебры. Результатом исследования является следующее утверждение: алгебра Х"'(т) не имеет фильтрованных деформаций, неизоморфных данной алгебре. Также, как и в случаях серий & и Y, первый шаг доказательства заключается в описании некоторой подгруппы второй группы когомологий, а именно, (3: т), d(Of(3: га))). Здесь используются те же методы вычисления: спектральные последовательности Серра-Хохшильда, формула для вычисления когомологических групп с коэффициентами в коиндуцированном модуле и точные последовательности. Однако, в отличие от рассмотренных ранее случаев, искомая группа когомологий может быть нетривиальна. Более точно, группа 3 : m), Z'(3: т)) порождена классами четырех коциклов, один из которых — с0 имеет степень 1, а степени остальных строго больше единицы. Для доказательства этого факта используется реализация коприсоединенного модуля S(3: т) в виде £2*(3: rn)/Zl(3: га), полученная Я.С. Крылюком в [34]. Кроме того, для случая трех переменных присоединенный и коприсоединенный модули для алгебры £(3: га) изоморфны. Применяя точную последовательность 0 —> Zl(3: т) —» £^(3: т) —> В2(3: т) —> 0, можно показать, что группа 3: m),Z'(3: т)) изоморфна группе Я|(5'(3: т), 5 (3: т)), описание которой получено в [18] (см. также [37]). Для трех последних коциклов, степень которых больше 1, получено их полное описание как образов дифференцирований ad(x^ алгебры S(3: т) при связывающем гомоморфизме. Для коцикла степени 1 проводится его частичное исследование, заключающееся в нахождении значений этого коцикла на отрицательной части алгебры S(3: т). Далее показывается, что группы H^(S(3: m),Z'(3: m)) и H^(S(3: m), Bl(3: m)) изоморфны. Наконец, устанавливается, что отображение ц>\ H^(S(3: m),d(0'(3: га))) —> #(20)(.S(3: га), Bl(3: m)), соответствующее последовательности коэффициентов 0 -> d(0'(3: Щ) -» Z?!(3: га) -» 5!(3: m)/d(0'(3: ra)) -> 0, инъек-тивно, и классы коциклов, степень которых больше 1, не лежат в образе ср. В результате получается, что группа Hf0)(S (3: га), d(0'(3: га))) не более чем одномерна. Следующий этап исследования заключается в выделении подалгебры в фильтрованной деформации алгебры Х"'(т) с ассоциированной градуированной алгеброй, изоморфной S(3: га). Также, как в случае серии Y, деформация Jz? раскладывается в прямую сумму подпространств {У,}, дополнительных к членам фильтрации. С помощью подходящего изоморфизма векторных пространств Л: X"'(Jn) —> J£ умножение в Jz? пред ставимо в виде [Л(и),Л(у)] = Л([м, у]) + £г>0/2г(м, v). Тогда для наименьшего нечетного значения г такого, что \±г в ограничении на 5(3: m)AS(3: т) нетривиально, отображение Л-1 о цг является коциклом из Z^{S{3: tn), d(0'{3 : га))). Минимальная степень нетривиального коцикла алгебры Х"'(т) равна 3, а значит, /I-1 о должен быть коциклом из Z+(X"'Qn)tX'"(jn)). Далее показывается, что этот коцикл не может быть когомологичным нетривиальному коциклу Со|5 (З: tn)as(3: т), ДЛЯ чего используются установленные ранее свойства cq. В результате, для любого положительного нечетного г можно выбрать линейное отображение ф такое, что 6ф = Л-1 о jjr. При помощи отображения \j/ можно построить новый набор пространств Vi, чтобы /лг в ограничении на S (3: т) A S (3: т) было тривиально. Повторяя эти рассуждения нужное количество раз, получатся такие V/, что © = ®iVn является подалгеброй в «if. Ясно, что ассоциированная с ней градуированная алгебра изоморфна S{3: га). Поскольку S (3: т) не является жесткой относительно фильтрованных деформаций алгеброй, то либо © = S(3: т), либо © = S(3: га, со), со = (1 + x^)dx\ Л dx2 Л dx3. Применяя универсальное свойство коиндуцированных модулей, получается вложение ©-модуля Jzf в га), поэтому по соображениям размерности «if и Х"'(т) являются изоморфными S (3: га)-модулями. Отображение Л устанавливает этот изоморфизм, более того Л является изоморфизмом алгебр Ли, что показано далее. Итак, алгебра Х"'(т) является жесткой относительно фильтрованных деформаций.

Результаты диссертации были представлены на международной конференции по алгебре и теории чисел, посвященной 80-летию В.Е. Воскресенского (Самара, 2007), на международной алгебраической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Д.К. Фаддеева (Санкт-Петербург, 2007), на международной алгебраической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения А.Г. Куроша (Москва, 2008), на летней школе-конференции «Алгебры Ли, алгебраические группы и теория инвариантов» (Самара, 2009), на нижегородских сессиях молодых ученых (Нижний Новгород, 2007, 2008, 2009), на всероссийских молодежных научных конференциях «Лобачевские чтения» (Казань, 2006, 2007, 2009), на научно-исследовательском семинаре «Избранные вопросы алгебры» (рук. проф. М.В. Зайцев, проф. А.А. Михалев, доц. И.А. Чубаров, МГУ, 2010), на научном семинаре по алгебре кафедры геометрии и высшей алгебры ННГУ (рук. проф. М.И. Кузнецов, 2010).

Материалы диссертации опубликованы в 8 печатных работах, в том числе 2 статьи ([42], [44]), из которых одна — в журнале, рекомендованном ВАК, 2 работы в материалах всероссийских конференций ([38], [41]), тезисы докладов на международных ([39], [40], [43]) и всероссийских конференциях ([45]).

1. Benkart G., Kostrikin A. 1., Kuznetsov M. I. Finite-dimensional simple Lie algebras with a nonsingular derivation // J. Algebra. 1995. Vol. 171. Pp. 894-916.

2. Block R. E., Wilson R. L. The restricted simple Lie algebras are of classical or Cartan type // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 1984. Vol. 81, no. 16. Pp. 5271-5274.

3. Block R. E., Wilson R. L. Classification of restricted simple Lie algebras // J. Algebra. 1988. Vol. 114, no. 1. Pp. 115-259.

4. Brown G. E. A class of simple Lie algebras of characteristic three // Proc. Amer. Math. Soc. 1989. Vol. 107, no. 4. Pp. 901-905.

5. Brown G. E. On the structure of some Lie algebras of Kuznetsov // Michgan Math. J. 1992. Vol. 39, no. 1. Pp. 85-90.

6. Brown G. E. Families of simple Lie algebras of characteristic two // Commun. Algebra. 1995. Vol. 23, no. 3. Pp. 941-954.

7. Frank M. A new simple Lie algebra of characteristic three // Proc. Amer. Math. Soc. 1973. Vol. 38. Pp. 43-46.

8. Gerstenhaber M. On the deformation of rings and algebras // Ann. Math. 1964. Vol. 79, no. 1. Pp. 59-103.

9. Hochschild G., Serre J.-P. Cohomology of Lie algebras // Ann. Math. 1953. Vol. 57, no. 2. Pp. 591-603.

10. Kuznetsov M. I. On Lie algebras of contact type // Commun. Algebra. 1990. Vol. 18, no. 9. Pp. 2943-30013.

11. Kuznetsov M. I. The Melikyan algebras as Lie algebras of the type Gi II Commun. Algebra. 1991. Vol. 19, no. 4. Pp. 1281-1312.

12. Skryabin S. M. Modular Lie algebras of Cartan type over algebraically non-closed fields // Commun. Algebra. 1991. Vol. 19, no. 6. Pp. 195-224.

13. Skryabin S. M. Group schemes and rigidity of algebras in positive characteristic // Journal of pure and applied algebra. 1995. Vol. 105. Pp. 195-224.

14. Strade H. Simple Lie algebras over fields of positive characteristic. Berlin-New York: Walter de Gruyter, 2004. Vol. 38 of de Gruyter Expositions in Mathematics.

15. Strade H., Farnsteiner R. Modular Lie algebras and their representations. New York: Marcel Dekker, 1988. Vol. 116 of Monogr. textbooks.

16. Wilson R. L. Automorphisms of graded Lie algebras of Cartan type // Commun. Algebra. 1975. Vol. 3, no. 7. Pp. 591-613.

17. Wilson R. L. A structural characterization of the simple Lie algebras of generalized Cartan type over fields of prime characteristic // J. Algebra. 1976. Vol. 40. Pp. 1629-1741.

18. Целоусов M. Ю. Дифференцирования алгебр Ли картановского типа // Изв. вузов. Матем. 1970. № 7. С. 126-134.

19. Джумадильдаев А. С. Деформации алгебр Ли Wn(m) II Матем. сб. 1989. Т. 180, №2. С. 168-186.

20. Ермолаев Ю. Б. О семействе простых алгебр Ли над полем характеристики 3 // V Всесоюзный симпозиум по теории колец, алгебр и модулей. Тез. сообщ. Новосибирск: 1982. С. 52-53.

21. Фукс Д. Б. Когомологии бесконечномерных алгебр Ли. Москва: Наука, 1984.

22. Гийемин В., Штернберг Ш. Алгебраическая модель транзитивной дифференциальной геометрии // Математика. 1966. Т. 10, № 4. С. 3-31.

23. Гишарде А. Когомологии топологических групп и алгебр Ли. Москва: Наука, 1984.

24. Кац В. Г. Глобальные псевдогруппы Картана и простые алгебры Ли характеристики р II УМН. 1971. Т. 26, № 3. С. 199-200.

25. Кац В. Г. Описание фильтрованных алгебр Ли, с которыми ассоциированы градуированные алгебры Ли картановского типа // Изв. АН СССР. Сер. матем. 1974. Т. 38, № 4. С. 800-834.

26. Картан А., Эйленберг С. Гомологическая алгебра. Москва: Иностранная литература, 1960.

27. Кириллов С. А. Специальная алгебра Ли картановского типа: Препринт 247. Горький: Ин-т прикл. физ. АН СССР, 1989.

28. Кириллов С. А., Кузнецов М. И. Гамильтоновы дифференциальные формы над алгеброй срезанных многочленов // УМН. 1986. Т. 41, № 2. С. 205-206.

29. Кириллов С. А., Кузнецов М. И. Контактные формы над алгеброй срезанных многочленов: Препринт 151. Горький: Ин-т прикл. физ. АН СССР, 1986.

30. Кострикин А. И., Кузнецов М. И. О деформациях классических алгебр Ли характеристики три // Докл. РАН. 1995. Т. 343, № 3. С. 299-301.

31. Кострикин А. И., Шафаревич И. Р. Псевдогруппы Картана и р-алгебры Ли // Докл. АН СССР. 1966. Т. 168, № 4. С. 740-742.

32. Кострикин А. И., Шафаревич И. Р. Градуированные алгебры Ли конечной характеристики // Изв. АН СССР. Сер. матем. 1969. Т. 33, № 2. С. 251-322.

33. Крылюк Я. С. О неприводимых модулях алгебр Ли картановского типа в конечной характеристике, ч. I, II, III // Деп. в ВИНИТИ. 1978. № 3863-78, 3864-78, 3865-78.

34. Крылюк Я. С. О максимальной размерности неприводимых представлений простых р-алгебр Ли картановских серий S и Н // Матем. сб. 1984. Т. 123, № 1. С. 108-119.

35. Кузнецов М. И. Распределения над алгеброй срезанных многочленов // Матем. сб. 1988. Т. 136, № 2. С. 187-205.

36. Кузнецов М. И. Классификация простых градуированных алгебр Ли с неполупростой компонентой Lq II Матем. сб. 1989. Т. 180, №2. С. 147-158.

37. Кузнецов М. И. Усеченные индуцированные модули над транзитивными алгебрами Ли характеристики р II Изв. АН СССР. Сер. матем. 1989. Т. 53, № 3. С. 557-589.

38. Ладилова А. А. Фильтрованные деформации алгебр Франк // Труды математического центра им. Н.И. Лобачевского. 2006. Т. 34. С. 148-149.

39. Ладилова А. А. Фильтрованные деформации алгебр Ли серии R // Международная алгебраическая конференция, посвященная 100-летию со дня рождения Д.К. Фаддеева. Тез. докл. Санкт-Петербург: 2007. С. 48-49.

40. Ладилова А. А. Фильтрованные деформации алгебр Ли серии R // Международная конференция по алгебре и теории чисел, посвященная 80-летию В.Е. Воскресенского. Тез. докл. Самара: 2007. С. 35-36.

41. Ладилова А. А. Фильтрованные деформации алгебр Ли серии Y // Труды математического центра им. Н.И. Лобачевского. 2007. Т. 36. С. 140-141.

42. Ладилова А. А. Фильтрованные деформации алгебр Ли серии Y // Фундаментальная и прикладная математика. 2008. Т. 14, № 5. С. 135-140.

43. Ладилова А. А. Фильтрованные деформации алгебр Ли серии Y // Международная алгебраическая конференция, посвященная 100-летию со дня рождения А.Г. Куроша. Тез. докл. Москва: 2008. С. 153.

44. Ладилова А. А. Фильтрованные деформации алгебр Франк // Изв. вузов. Матем. 2009. № 8. С. 53-56.

45. Ладилова А. А. Фильтрованные деформации исключительных простых алгебр Ли характеристики 3 // Летняя школа-конференция Алгебры Ли, алгебраические группы и теория инвариантов. Тез. докл. Самара: 2009. С. 32-33.

46. Скрябин С. М. Классификация гамильтоновых форм над алгебрами разделенных степеней//Матем. сб. 1990. Т. 181, № 1. С. 114-133.

47. Скрябин С. М. Новые серии простых алгебр Ли характеристики 3 // Матем. сб. 1992. Т. 183, № 8. С. 3-22.

48. Тюрин С. А. Классификация деформаций специальной алгебры Ли картановского типа // Матем. заметки. 1978. Т. 24, № 6. С. 847-857.