Sₙ的无限维不可约复表示是否存在?基于杨图的表示分析
关于对称群Sₙ是否存在无限维不可约复表示的解答
好问题!其实答案非常明确:对称群Sₙ确实不存在无限维不可约复表示,背后的逻辑可以从有限群表示论的基础结论和Sₙ自身的表示特性两方面来理解:
有限群的复表示必然有限维:
对于任意有限群G(包括Sₙ,它的阶是n!,显然有限),其群代数ℂG是一个有限维的复向量空间(维度等于群的大小|G|)。而群的每个表示都对应ℂG上的一个模,不可约表示则对应ℂG的单模。有限维代数的单模必然是有限维的——毕竟单模本质上是代数的一个商空间,它的维度不可能超过原代数的维度,所以有限群的所有不可约复表示都只能是有限维的。Sₙ的不可约表示已被杨图完全覆盖:
你提到的通过杨图构造的表示,恰好对应了Sₙ的全部不可约复表示——这是有限群表示论中的经典结论:Sₙ的不可约复表示和正整数n的分划一一对应,每个分划对应一个杨图,进而可以构造出唯一的(同构意义下)不可约表示。既然所有不可约表示都被这些有限维的杨图表示覆盖了,自然不存在额外的无限维不可约表示。
顺带提一句:如果是无限对称群(比如所有自然数上的置换构成的群S_∞),那确实存在无限维不可约复表示,但Sₙ作为有限群,完全没有这个可能。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者user372565
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