作为李三系和李超三系的推广, 李$ \mathrm{color} $三系的性质得到了广泛研究. 2007年, 文献[1] 给出李$ \mathrm{color} $三系的概念. 文献[2] 研究了李$ \mathrm{color} $三系的幂零理想. 文献[3] 探究了李$ \mathrm{color} $三系的$ \mathrm{Frattini} $子系的定义和性质. 文献[4] 讨论了李$ \mathrm{color} $三系的型心. 文献[5, 6] 探讨了李$ \mathrm{color} $三系的导子、广义导子和拟导子. 文献[7] 研究了分裂李$ \mathrm{color} $三系.
Yamaguti在文献[8] 中提出了李三系的表示与上同调理论. 文献[9] 利用上同调研究了李三系的形变和扩张理论. 目前, 文献[10, 11] 讨论了$ \mathrm{\delta} $-$ \mathrm{Jordan} $李三系的上同调和Hom-李三系的$ \mathrm{Nijenhuis} $算子. 文献[12] 刻画了李超三系的上同调和$ \mathrm{Nijenhuis} $算子. 文献[13]探究了Hom-李超三系的上同调和形变. 于是想到将上同调理论推广到李$ \mathrm{color} $三系上. 本文研究李$ \mathrm{color} $三系的上同调和$ \mathrm{Nijenhuis} $算子, 并讨论其形变.
定义2.1[1] 设$ G $是交换群, $ \mathbb{K} $是任意域. 若$ \forall\; \alpha, \beta, \gamma \in G $, 下列等式均成立$ : $
则称映射$ \varepsilon: G \times G \rightarrow \mathbb{K}\backslash\{0\} $为$ G $的斜对称双特征标(或交换因子).
如果存在$ V $的一簇子空间$ \{V_{\gamma}\}_{\gamma\in G} $, 满足$ V=\oplus_{\gamma\in G}V_{\gamma} $, 则称线性空间$ V $为$ G $-阶化的. 对于$ G $-阶化向量空间中的齐次元素$ a $, $ b $, $ c $, 用$ |a|, |b|, |c| \in G $表示它们的次数. 为简便, 用$ \varepsilon(a,b) $代表$ \varepsilon(|a|,|b|) $, 用$ \varepsilon(a, b+c) $代表$ \varepsilon(|a|,|b|+|c|) $, 以此类推. 此外, 符号$ \varepsilon(a,b) $若出现均默认$ a, b $是$ V $的齐次元素.
定义2.2[1] 设$ T=\oplus_{g\in G}T_g $是域$ \mathbb{K} $上的一个$ G $-阶化向量空间. 若$ T $上有三元运算$ [\cdot,\cdot,\cdot]: T\times T\times T \rightarrow T $满足$ : $
$ \forall $ $ a,b,c,d,e\in T $, 则称$ T $是李$ \mathrm{color} $三系.
如果三线性映射$ f:(T,[\cdot,\cdot,\cdot])\rightarrow (T^{'},[\cdot,\cdot,\cdot]^{'}) $是$ G $-阶化向量空间上的映射, 且满足$ f([a,b,c])=[f(a),f(b),f(c)]^{'} $, 则称$ f $是李$ \mathrm{color} $三系的同态.
定义2.3 设$ T $是李$ \mathrm{color} $三系, $ V $为域$ \mathbb{K} $上的$ G $-阶化向量空间. 若有双线性映射$ \theta: T\otimes T \rightarrow \mathrm{End}(V) $, $ \forall $ $ a,b,c,d\in T $满足$ : $
其中$ D(a,b)=\varepsilon(a,b)\theta(b,a)-\theta(a,b) $, 则称$ (V,\theta) $是$ T $的表示, $ V $为$ T $-模.
例2.4 设$ T $是李$ \mathrm{color} $三系. 定义$ \theta: T\otimes T \rightarrow \mathrm{End}(T) $为
易证$ D(a,b)(x)=[a,b,x] $, $ T $为$ T $-模, 称$ (T,\theta) $是$ T $的伴随表示.
命题2.5 设$ T $是李$ \mathrm{color} $三系, $ (V,\theta) $是$ T $的一个表示. 则$ T\oplus V $是李$ \mathrm{color} $三系.
证 定义三线性积$ [\cdot,\cdot,\cdot]:(T\oplus V)\otimes (T\oplus V)\otimes (T\oplus V)\rightarrow T\oplus V $为
$ \forall $ $ (a,u), (b,v), (c,w)\in T\oplus V $, 其中$ |(a,0)|=|a|,\; |(0,u)|=|u| $, $ D(a,b)=\varepsilon(a,b)\theta(b,a)-\theta(a,b) $.
由于$ T $是李$ \mathrm{color} $三系, 易证($ 2.1 $) 式成立. $ \forall $ $ (a,u), (b,v), (c,w)\in T\oplus V $, 有如下计算
所以($ 2.1 $) 式成立.
利用($ 2.2 $) 式, 有以下计算
其中:
所以
利用($ 2.3 $) 式, $ \forall $ $ (a,u), (b,v), (c,w), (d,m), (e,n)\in T\oplus V $. 计算如下
定义2.6 设$ T $是李$ \mathrm{color} $三系, $ V $为$ T $-模. 若$ n $-线性映射$ f:T\times T\times\cdot\cdot\cdot \times T\rightarrow T $满足$ : $
$ (1)\; \; $ $ f(x_{1},x_{2},\cdot\cdot\cdot,x,y,\cdot\cdot\cdot,x_{n}) =-\varepsilon(x,y)f(x_{1},x_{2},\cdot\cdot\cdot,y,x,\cdot\cdot\cdot,x_{n}) $,
$ (2)\; \; $ $ \varepsilon(z,x)f(x_{1},x_{2},\cdot\cdot\cdot,x_{n-3},x,y,z)+\varepsilon(x,y)f(x_{1},x_{2},\cdot\cdot\cdot,x_{n-3},y,z,x) +\varepsilon(y,z)f(x_{1},x_{2},\cdot\cdot\cdot,x_{n-3},z,x,y)=0 $,
则称$ f $为$ T $的$ n $-上链. 记$ C^{n}(T,V) $是全体$ n $-上链的集合, $ \forall\; n\geq1 $.
定义2.7 设$ T $是李$ \mathrm{color} $三系, $ V $为$ T $-模. 对于$ n=1, 2, 3, 4 $, 上边界算子$ d^{n}:C^{n}(T,V)\rightarrow C^{n+2}(T,V) $的定义如下:
$ \bullet $如果$ f\in C^{1}(T,V) $, 则
$ \bullet $如果$ f\in C^{2}(T,V) $, 则
$ \bullet $如果$ f\in C^{3}(T,V) $, 则
$ \bullet $如果$ f\in C^{4}(T,V) $, 则
定理2.8 设$ {T} $是李$ \mathrm{color} $三系, $ V $为$ T $-模. 则上边界算子$ d^{n} $满足$ d^{n+2}d^{n}=0 $, $ n=1,2 $.
证 由上边界算子的定义知, $ d^{3}d^{1}=0 $可得到$ d^{4}d^{2}=0 $. 于是只需验证$ d^{3}d^{1}=0 $.
由此可得$ d^{3}(d^{1}f)(x_{1},x_{2},x_{3},x_{4},x_{5})=0 $, 即$ d^{3}d^{1}=0 $.
若$ d^{n}f=0 $, $ n=1, 2, 3,\cdot\cdot\cdot $, 则称$ f\in C^{n}(T,V) $为$ n $-余循环, 记$ Z^{n}(T,V) $是$ n $-余循环构成的子空间, $ B^{n}(T,V)=d^{n-2}C^{n-2}(T,V) $, 其中$ n\geq3 $. 由$ d^{n+2}d^{n}=0 $知, $ B^{n}(T,V) $是$ Z^{n}(T,V) $的子空间, 于是可定义李$ \mathrm{color} $三系$ {T} $的$ n $-阶上同调为$ H^{n}(T,V)=Z^{n}(T,V)/B^{n}(T,V) $.
设$ {T} $是李$ \mathrm{color} $三系, $ \mathbb{K}[[t]] $是以$ t $为变量的形式幂级数环. 假设$ T[[t]] $是$ {T} $上的一组形式级数.
定义3.1 设$ {T} $是李$ \mathrm{color} $三系, 则$ T $的单参数形式形变是一组幂级数$ f_{t}:T\times T\times T\rightarrow T[[t]] $为
其中每个$ F_{i} $是$ \mathbb{K} $-三线性映射, $ F_{i}:T\times T\times T\rightarrow T $, $ F_{0}(x_{1},x_{2},x_{3})=[x_{1},x_{2},x_{3}] $, 满足以下条件$ : $
注 式$ (3.1) $—$ (3.3) $等价于$ (i,j\leq n, \; n=0,1,2,\cdot\cdot\cdot) $
进一步, 式$ (3.6) $等价于$ \sum_{i+j=n}F_{i}F_{j}=0 $, 其中
当$ n=1 $, 式$ (3.6) $等价于$ F_{0}F_{1}+F_{1}F_{0}=0 $;
当$ n\geq2 $, 式$ (3.6) $等价于$ -(F_{0}F_{n}+F_{n}F_{0})=F_{1}F_{n-1}+F_{2}F_{n-2}+\cdot\cdot\cdot+F_{n-1}F_{1} $.
由$ F_{0}(x_{1},x_{2},x_{3})=[x_{1},x_{2},x_{3}] $, 则有
同理, 有
于是
由$ F_{0}F_{1}+F_{1}F_{0}=0 $可得$ d^{3}F_{1}=0 $, 也可得$ -d^{3}F_{n}=F_{1}F_{n-1}+F_{2}F_{n-2}+\cdot\cdot\cdot+F_{n-1}F_{1} $. 此时称$ F_{1} $为$ f_{t} $的无穷小形变.
定义3.2 设$ {T} $是李$ \mathrm{color} $三系, 若存在$ \mathbb{K}[[t]] $-模形式同构
其中$ \phi_{0}=\mathrm{id}_{T} $, $ \phi_{i}:T\rightarrow T $为$ \mathbb{K} $-线性映射, 满足
则称$ {T} $的两个单参数形式形变$ f_{t} $和$ f_{t}^{'} $是等价的, 记为$ f_{t}\sim f_{t}^{'} $.
特别地, 如果$ F_{1}=F_{2}=\cdot\cdot\cdot=0 $, 则称$ f_{t}=F_{0} $为零形变. 如果$ f_{t}\sim F_{0} $, 则称$ f_{t} $为微小形变. 如果每一个单参数形式形变$ f_{t} $均为微小的, 则称$ {T} $为解析刚性李$ \mathrm{color} $三系.
定理3.3 设$ f_{t}=\sum_{i\geq0}F_{i}(x_{1},x_{2},x_{3})t^{i} $与$ f_{t}^{'}=\sum_{i\geq0}F_{i}^{'}(x_{1},x_{2},x_{3})t^{i} $为$ {T} $的两个等价的单参数形式形变. 则微小形变$ F_{1} $和$ F_{1}^{'} $属于同一个上同调$ H^{3}(T,T) $.
证 假设$ F_{1} $和$ F_{1}^{'} $等价, 则存在$ \mathbb{K}[[t]] $-模同构$ \phi_{t}(x)=\sum_{i\geq0}\phi_{i}(x)t^{i} $使得
进一步, 有
特别地
比较上式两边的系数得
整理得
因此$ F_{1}-F_{1}^{'}=d^{1}\phi_{1}\in B^{3}(T,T) $.
定理3.4 设$ T $是李$ \mathrm{color} $三系, 若$ H^{3}(T,T)=0 $, 则$ T $是解析刚性的.
证 设$ f_{t} $是$ T $的单参数形变, 假设$ f_{t}=F_{0}+\sum_{i\geq n}F_{i}t^{i} $. 则$ -d^{3}F_{n}=F_{1}F_{n-1}+F_{2}F_{n-2}+\cdot\cdot\cdot+F_{n-1}F_{1}=0 $. 由$ H^{3}(T,T)=0 $知, $ F_{n}\in Z^{3}(T,T)=B^{3}(T,T) $, 即存在$ g_{n}\in C^{1}(T,T) $使得$ F_{n}=d^{1}g_{n} $.
令$ \phi_{t}=\mathrm{id}_{T}-g_{n}t^{n} $, 则
同理可证$ (\mathrm{id}_{T}+g_{n}t^{n}+g_{n}^{2}t^{2n}+g_{n}^{3}t^{3n}+\cdot\cdot\cdot)\phi_{t}=\mathrm{id}_{T} $. 因此$ \phi_{t}:(T[[t]],f_{t})\rightarrow (T[[t]],f_{t}^{'}) $是线性同构. 考虑另一个单参数形变
显然, $ f_{t}\sim f_{t}^{'} $. 假设$ f_{t}^{'}=\sum_{i\geq 0}F_{i}^{'}t^{i} $. 则
即
和
可得$ f_{t}^{'}=F_{0}+\Sigma_{i\geq n+1}F_{i}^{'}t^{i} $. 由归纳法, 有$ f_{t}\sim F_{0} $, 故$ T $是解析刚性的.
设$ T $是李$ \mathrm{color} $三系, $ \psi:T\times T\times T\rightarrow T $是三线性映射. 考虑线性算子的$ \lambda $-参数簇:
其中$ x_{1},x_{2},x_{3}\in T $, $ \lambda $为变量.
若$ T $对式(4.1) 定义的运算$ [\cdot,\cdot,\cdot]_{\lambda} $构成李$ \mathrm{color} $三系, 记为$ T_{\lambda} $, 则称$ \psi $生成$ \lambda $-参数李$ \mathrm{color} $三系$ T $的无穷小形变.
定理4.1 设$ T $是李$ \mathrm{color} $三系, 则$ T_{\lambda} $是李$ \mathrm{color} $三系当且仅当
$ (1) $ $ \psi $在$ T $上定义李$ \mathrm{color} $三系$ ; $
$ (2) $ $ \psi $是$ T $的$ 3 $-余循环.
证 $ (\Rightarrow ) $若$ T_{\lambda} $是李$ \mathrm{color} $三系, 则$ \forall\; x_{1}, x_{2}, x_{3}\in T $, 有
由于
可得
令$ x_{1}, x_{2}, x_{3},x_{4},x_{5}\in T $, 考虑下面等式
式(4.4) 左端等价于
式(4.4) 右端等价于
于是, 有
由式(4.2), 式(4.3) 和式(4.6) 知$ \psi $在$ T $上定义李$ \mathrm{color} $三系.
利用$ \theta(a,b)(x)=\varepsilon(a+b,x)[x,a,b] $和$ D(a,b)(x)=[a,b,x] $, 式(4.5) 可写为
因此$ d^{3}\psi=0 $.
($ \Leftarrow $) 若$ \psi $满足条件$ (1) $和$ (2) $, 易证$ T_{\lambda} $是李$ \mathrm{color} $三系.
定义4.2 设$ {T} $是李$ \mathrm{color} $三系, 若存在线性映射$ N:T\rightarrow T $, 使得$ \varphi_{\lambda}=\mathrm{id}+\lambda N:T_{\lambda}\rightarrow T $满足
则称形变$ N $是平凡的. 其中$ x_{1},x_{2},x_{3}\in T $, $ \lambda $为变量.
易知, 等式$ (4.7) $左端等价于
等式$ (4.7) $右端等价于
由式$ (4.8) $和式$ (4.9) $, 可得
记
则式$ (4.9) $等价于
定义4.3 若式$ (4.10) $和式$ (4.11) $成立, 则称线性算子$ N:T\rightarrow T $为$ \mathrm{Nijenhuis} $算子.
定理4.4 设$ N $是$ T $的$ \mathrm{Nijenhuis} $算子, 则$ T $的形变可由以下定义得到
并且, 该形变是平凡的.
证 显然$ \psi=dN $且$ d\psi=d^{2}N=0 $, 因此$ \psi $是$ T $的$ 3 $-余循环. 下面证明式$ (2.3) $成立. 考虑式$ (4.8) $, 式$ (4.12) $和式$ (4.13) $, 推得
同理可得
易知$ N\in C^{1}(T) $, 由式$ (2.3) $, 式$ (4.13) $和定理$ 4.1 $可得