通常来讲, 要构造一个Hopf代数是件很不容易的事.然而, 近年来, 很多数学家开始利用箭向来研究代数结构[1-3], 得到很多可交换与不可交换的Hopf代数[4-5].我们在文献[6-7]中也借助于箭向构造了群上的大量的Hopf代数.
设$G$是群, $kG$是代数闭域$k$上的一个群代数, 则Hopf双模范畴$^{kG}_{kG}{\mathcal M}^{kG}_{kG}$等价于直积范畴$\sqcap_{C\in K(G)}{\mathcal M}_{kZ_{u(C)}}$, 这里$K(G)$是群$G$的全体共轭类, 映射
${\mathcal M}_{kZ_{u(C)}}$表示右$kZ_{u(C)}$模[5, 8]. 2002年, 由于数学家Cibils和Rosso引入了Hopf箭向和群的分歧[8], 使得利用箭向构造Hopf代数成为可能[5]. 2008年, 张寿全教授等给出了$S_n$(此时$n \not= 6$[9])是完全群时的分歧系统, 由此可以构造出一批Hopf代数[10].那么对于非完全群$S_6$, 如何构造其上的Hopf代数呢?本文想在这方面做些探讨.
2011年, Andruskiewitsch, Fantino, Grana以及Vendramin研究出对称群上的有限维逐点Hopf代数都是平凡的, 且对于对称群$S_6$, 其上的一型路Hopf代数都是无限维的[11].所以我们要构造的一型路Hopf代数都是无限维的.
本文约定在代数闭域$k$上讨论, 并且$k$的特征${\rm char}(k)\not=2.$所有代数, 余代数, Hopf代数等都在域$k$上讨论.与Hopf代数有关的概念参见文献[12].
由于非完全群$S_6$也是置换群, 故$S_6$中任意两个元素有相同的共轭类当且仅当它们有相同的循环结构.从而有以下引理.
引理2.1[13] 设$S_6$是包含6个元素的集合的全体置换做成的群, ${\rm Aut}(S_6)$是$S_6$的自同构群, 则${\rm Aut} (S_6) ={\rm Inn}(S_6) <\delta>$, 其中$\delta$为2阶外自同构.因此${\rm Aut}(S_6)$是一个1440阶的群, 是$S_6$的内自同构群和一个2阶群的半直积.
由于群$S_6$可由$\Omega=\{(12), (13), (14), (15), (16) \}$生成, 令$\phi:S_6 \to S_6$是一个映射, 定义
可以验证$\phi$定义了$S_6$的一个外自同构.
令$\sigma=(12345)$, $i_{\sigma}$是由$\sigma$诱导的$S_6$的内自同构, 即任意$g \in S_6$, 定义$i_{\sigma}:S_6 \to S_6, $ $i_{\sigma}(g)=\sigma g \sigma^{-1}.$令$\delta =i_{\sigma}\phi$, 则$\delta$是2阶外自同构.由此得以下结论.
定理2.2 任意$h \in S_6$, 定义
则${\rm Aut} (S_6)=\{i_g|g \in S_6 \} \cup \{\delta_g | g \in S_6 \}$.
注 (ⅰ) 由于$\Omega = \{(12), (13), (14), (15), (16)\}$可以生成置换群$S_6$, 所以$i_g, \delta_g$只需要定义在$\Omega$上即可.
(ⅱ) 经过计算, 可得
用$C_1, C_2, C_3, C_4, C_5, C_6, C_7, C_8, C_9, C_{10}, C_{11}$表示$S_6$的全体共轭类, 分别用$(1), (12), (123), $ $(1234), (12345), (123456), (12)(34), (12)(345), (12)(3456), (12)(34)(56), (123)(456)$作为这些共轭类的代表元.考虑$S_6$的共轭类与特征标的关系, 得到如表 1 [13-14].
定理2.3 设$S_6$是6个元素上的置换群, $i_g, \delta_g$如定理2.2中所述, 记$\widehat {S_6} =\{\chi_1, \chi_2, \cdots, \ \chi_{11} \}, $其中$\chi_1, \chi_2, \cdots, \ \chi_{11} $如表 1中所述.则对于任意$ g \in S_6, $有
证 容易看出, 对于任意$ g \in S_6$, 有$\chi_ji_g=\chi_j, j=1, 2, \cdots, 11, \ \chi_1 \delta_g=\chi_1$.下面证明后面6个关系式.
记$\Omega = \{(12), (13), (14), (15), (16)\}$.任意$h \in \Omega$, 由于自同构保持元素的阶和共轭类的阶, 因此通过简单计算, 有$\chi_4 \delta_g (h)=\chi_4(g\delta(h)g^{-1})=\chi_4\delta(h)=-2, \ \chi_8(h)=-2$.所以$\chi_4\delta_g =\chi_8$.类似的, 得到$\chi_8\delta_g =\chi_4;\chi_2\delta_g =\chi_7;\ \chi_7\delta_g =\chi_2; \chi_5\delta_g =\chi_{10}; \ \chi_{10}\delta_g =\chi_5.$
由此, 不失一般性, 可设
这里$a$是一个正整数, $b_1, b_2, \cdots, b_{10}$是非负整数.
设$\mathbf {N}$表示自然数集合, 得到如下结论.
定理3.1 设$G=S_6$是置换群, $m$是自然数, $\mathbf {N}$表示自然数集合, $ r$是$G$的关于$r_{_{C_i}}, i=1, 2, \cdots, 11$的分歧, $Q=(G, r)$是对应的Hopf箭向.如果$r_{_{C_1}}=m>0, r_{_{C_i}}=0, i=2, 3, \cdots, 11$, 那么路余代数$ kQ^c$有不同构的分次Hopf代数结构$kQ^c(\alpha ^{\chi_s}), s\in \mathbf {N}^{10}$, 其个数与不等式$s_1+2s_2+s_3+2s_4+2s_5+s_6+s_9 \le m$的非负整数解的个数相同.记$x_i=a_{(1), (1)}^{(i)}, y_i=a_{(12), (12)}^{(i)}, z_i=a_{(13), (13)}^{(i)}, p_i=a_{(14), (14)}^{(i)}, q_i=a_{(15), (15)}^{(i)}, v_i=a_{(16), (16)}^{(i)}, i=1, 2, \cdots, m.$则在$(kQ_1, \alpha^{\chi_s})$上的$kG$ -模作用为
任意$t=2, 3, 4, 5, 6, $
任意$t=3, 4, 5, 6, $
任意$t=2, 4, 5, 6, $
任意$t=2, 3, 5, 6, $
任意$t=2, 3, 4, 6, $
任意$t=2, 3, 4, 5, $
证 设$r$是群$G$的满足$r_{_{C_1}}=m > 0, r_{_{C_i}}=0, i=2, 3, \cdots, 11$的分歧, $Q=(G, r)$是对应的Hopf箭向.则由文献[5]得$^x(Q_1)^x=\{a^{(i)}_{x, x}\mid i=1, 2, \cdots, m\}$.对任意$x, y \in G$, $x \not=y$, 有$^y(Q_1)^x$是空集.显然$Z_{u((1))}=G, \widehat {G}=\{\chi_1, \chi_2, \cdots, \chi_{11}\}$.任意$s=(s_1, s_2, \cdots, s_{10}) \in \mathbf N^{10}, $设$\chi_{_{C_1}}^{(i)}=\chi^{(i)}_{s_1s_2\cdots s_{10}}.$由于$r_{_{C_1}}=m>0, r_{_{C_i}}=0, i=2, 3, \cdots, 11$, 所以$\chi_s=\{\chi_{_{C_1}}^{(i)}\in\widehat{G}\mid 1\leq i\leq m\}$是关于$r$的带有特征标的全部分歧系统, 简记为{\rm RSC}.对于任意$s, l \in \mathbf N^{10}$, 有$\chi_s \cong \chi_l$当且仅当$s=l$或$s_1=l_2, s_2=l_7, s_3=l_3, s_4=l_8, s_5=l_{10}, s_6=l_6, s_7=l_2, s_8=l_4, $ $s_9=l_9, s_{10}=l_5.$
事实上, 如果$s=l$, 显然$\chi_s=\chi_l, $自然有$\chi_s \cong \chi_l$.对于其他情形, 由于
由定理2.3, 任意$g \in G, \chi_1 \delta_g=\chi_1, \chi_2 \delta_g=\chi_7, \chi_4\delta_g=\chi_8, \chi_5\delta_g=\chi_{10}, \chi_7\delta_g=\chi_2, $ $\chi_8\delta_g=\chi_4, \chi_{10}\delta_g=\chi_5, $有
(ⅰ) $\delta_g:G \to G$是一个群同构.
(ⅱ) 任意$\alpha, \beta \in G, $显然$\delta(\alpha \beta)=\delta(\alpha)\delta(\beta).$
固定映射$u:K(G) \to G, $
任意$C_i \in K(G), g \in G$, 存在元素$h_{_{C_i}}\in G$使得
事实上, 有
(ⅲ) 任意$C\in K(G)$, 存在双射$f_{C_1} : I_{C_1}(r) \rightarrow I_{\delta_g(C_1)}(r)$使得
是空映射.由定理2.3, 对任意$h \in Z_{u(C_1)}$,
故$\chi_s\cong \chi_l.$
由此, $\{\chi_s| s \in \mathbf N^{10} \}$是关于$r$的互不同构的所有的RSC, 该集合的基数恰好等于不等式$s_1+2s_2+s_3+2s_4+2s_5+s_6+s_9 \le m$的非负整数解的个数.由于域$k$的特征char$(k)\not=2$, 所有右$kG$ -模是逐点的.由文献[5]的定理2.2, 得到路余代数$kQ^c$的不同构的余路Hopf代数结构$kQ^c(\alpha ^{\chi_s}), s\in \mathbf {N}^{10}$.设$s\in \mathbf {N}^{10}$.为简便起见, 记
$i=1, 2, \cdots, m.$由文献[5]的等式(2.2), 得到$(kQ_1, \alpha^{\chi_s})$上的所有$kG$ -模作用.证毕.
推论3.2 设$kQ^c(\alpha ^{\chi_s}), s \in \mathbf {N}^{10}$如定理3.1中所述, 则$ kQ^c(\alpha ^{\chi_s})$的子Hopf代数$ kG[kQ_1;\alpha^{\chi_s}]$由$(12), (13), (14), (15), (16), x_i, y_i, z_i, p_i, q_i, v_i, i=1, 2, \cdots, m$生成, 生成关系为
余代数结构为$\Delta ((1t))=((1t)) \otimes ((1t)), \varepsilon ((1t))=1, S((1t))=(1t), t=2, 3, 4, 5, 6, $ $\Delta(w)=(1)\otimes w+w \otimes (1), \varepsilon(w)=0, S(w)=-w, $这里$w=x_i, y_i, z_i, p_i, q_i, v_i$, 而
证 由文献[15]中一型路代数的乘法关系, 经过计算, 容易得出上述所有关系.