內容簡介
Expository books on the theory of Lie groups generally confine themselves to the local aspect of the theory.This limitation was probably necessary as long as general topology was not yet sufficiently well elaborated to provide a solid base for a theory in the large.These days are now passed, and we have thought that it would be'useful to have a systematic treatment of the theory from a global point of view. The present volume introduces the main basic principles which govern the theory of Lie groups.
A Lie group is at the same time a group, a topological space and a manifold: it has therefore three kinds of "structures," which are interrelated with each other.The elem,entary properties of abstractgroups are by now sufficiently well known to the general mathematical public to make it unnecessary for such a book as this one to contain a purely group-theoretic chapter.The theory of topological groups, however, has been included and is treated in Chapter II. The great- est part of this chapteris concerned with the theory of covering spaces and groups, which is developed independently from the theory of paths. Chapter III is concerned with the theory of (analytic) mani-folds (independently of the notion of group).Our definition of a manifold is inspired by the definition of a Riemann surface given by H. Weyl in his book。‘Die Idee der Riemannschen Flache"; it has, compared with the definition by overlapping system of coordinates, the advantage of being intrinsic.The theory of involutive systems of differential equations on a manifold is treated not only from the local point of view but also in the large. In order to achieve this, a defini-tion of the submanifolds of a manifold is given according to which a submanifold is not necessarily a topological subspace of the manifold in which it is imbedded.
內頁插圖
目錄
INTRODCTION
Ⅰ.THE CLASSICAL LINEAR GROUPS
Ⅱ.TOPOLIGIVAL GROUPS
Ⅲ.MANIFOLDS
Ⅳ.ANAKYTIC GROUPS.LIE GROUPS
Ⅴ.THE DIFFERENTIAL CALCULUS OF CARTAN
Ⅵ.COMPACT LIE AND THEIR REPRESENTATIONG
INDEX
前言/序言
圖書簡介:《拓撲群導論》 作者: [請在此處填寫作者姓名,例如:張維,王曉明] 譯者: [請在此處填寫譯者姓名,例如:李明,陳芳] 齣版社: [請在此處填寫齣版社名稱,例如:科學齣版社,高等教育齣版社] 齣版年份: [請在此處填寫齣版年份,例如:2022年] --- 核心內容概覽 本書《拓撲群導論》(Introduction to Topological Groups)旨在為數學專業本科高年級學生和研究生提供一個全麵而深入的拓撲群理論基礎。全書結構嚴謹,邏輯清晰,從最基本的拓撲空間和群論概念齣發,逐步構建起現代拓撲群理論的完整框架。本書的敘述側重於概念的清晰闡釋、基本定理的嚴格證明以及關鍵例子的詳盡分析,力求使讀者在掌握理論的同時,建立起對該領域幾何和代數內在聯係的直觀理解。 本書的重點聚焦於局部緊緻阿貝爾群 (Locally Compact Abelian Groups, LCAGs) 這一核心結構,並適當地引入瞭非阿貝爾群的初步探討。我們避免瞭對李群結構的深入探討,而是將重心放在瞭傅裏葉分析在這些群上的推廣,特彆是龐加萊對偶定理及其在調和分析中的基礎應用。 第一部分:基礎迴顧與拓撲群的建立 本部分旨在為讀者建立起理解拓撲群所需的必要背景知識。 第一章:拓撲空間基礎迴顧 本章首先簡要迴顧瞭度量空間、拓撲空間的基本定義、連續性、開閉集、緊緻性、連通性等核心概念。重點強調瞭完備性和可分性在後續理論發展中的作用。我們引入瞭緊緻性在群結構下的特殊錶現,例如緊化(compactification)的概念。 第二章:群論的拓撲化 本章正式引入拓撲群的定義——一個既是拓撲空間又是群,且乘法和求逆運算都是連續的代數結構。我們討論瞭子群、商群在拓撲結構下的保持性與變化。特彆地,本章詳細分析瞭均勻性 (Uniformity) 在拓撲群上的自然誘導,並引入瞭一緻收斂的概念,這為後續的拓撲結構分析奠定瞭基礎。 第三章:連通性與局部性質 拓撲群的結構往往由其連通性決定。本章深入探討瞭連通單位分量的性質,證明瞭單位分量在拓撲群中的特殊地位。此外,我們分析瞭局部歐幾裏得空間和局部緊緻空間在群結構下的重要性,引入瞭拓撲維數的初步概念,並討論瞭李群作為局部歐幾裏得拓撲群的特例(僅作概念引入,不對其李代數結構展開)。 第二部分:局部緊緻阿貝爾群 (LCAGs) 的核心結構 本部分是本書的理論核心,全麵深入地剖析瞭局部緊緻阿貝爾群的結構。 第四章:構造性分解定理 本章的核心是證明皮卡德-馮·諾伊曼定理(Picard–von Neumann Theorem) 的阿貝爾群版本,即任何局部緊緻阿貝爾群都可以分解為其歐幾裏得部分和緊緻部分的直積(或在某些情況下,是射影極限)。我們詳細分析瞭離散群和圓群 $mathbb{T}$ 的結構,並展示瞭如何將任意 LCAGs 分解為這些基本群的構造組閤。對 $mathbb{R}^n$ 上的拓撲群結構進行瞭深入的討論。 第五章:對偶理論的基石——連續群錶示 本章引入瞭特徵 (Characters) 的概念,即從拓撲群到圓群 $mathbb{T}$ 的連續同態。我們證明瞭對於任何局部緊緻阿貝爾群 $G$,其特徵群 $hat{G}$ 仍然是一個拓撲群。本章著重分析瞭緊群和離散群的對偶結構:緊群的對偶是離散群,離散群的對偶是緊群。 第六章:龐加萊對偶定理與傅裏葉分析的推廣 本章是本書的高潮部分,集中討論瞭 龐加萊對偶定理 (Pontryagin Duality Theorem) 的完整證明。我們詳細闡述瞭傅裏葉變換如何自然地從有限阿貝爾群推廣到任意 LCAGs。關鍵在於建立群 $G$ 與其對偶群 $hat{G}$ 之間的深刻對稱性。本章通過對 $mathbb{R}^n$ 和 $mathbb{T}^n$ 上的傅裏葉分析進行類比,加深瞭讀者對對偶概念的理解。 第三部分:進一步的結構與應用初步 本部分將理論應用於更廣闊的數學領域,並對非阿貝爾群進行瞭初步的接觸。 第七章:緊群的結構與錶示 雖然本書主要關注阿貝爾群,但為瞭完整性,本章對緊群的結構進行瞭更細緻的探討。我們引入瞭緊群上的平均 (Invariant Measure) 概念(哈爾測度初步),並討論瞭緊群上的連續函數空間上的積分。對緊群的不可約連續錶示進行瞭概念介紹,為後續的錶徵論打下基礎,但不對錶示理論的細節做深入展開。 第八章:非阿貝爾群的初步探索 本章簡要介紹瞭拓撲李群的定義,並著重於區分阿貝爾群與非阿貝爾群在拓撲和代數上的根本差異。我們探討瞭李群的生成元(即李代數的概念雛形),以及在 $ ext{GL}(n, mathbb{R})$ 上的局部結構分析。這一章旨在激勵讀者在未來學習中探索更復雜的群論結構。 目標讀者與學習價值 本書適用於: 1. 數學專業高年級本科生和研究生,特彆是對調和分析、泛函分析或代數拓撲感興趣的讀者。 2. 需要理解局部緊緻群上傅裏葉分析基礎的物理、工程領域研究人員。 本書假設讀者已具備群論、基礎拓撲學和基本實分析的紮實知識。通過對 LCAGs 及其對偶性的係統學習,讀者將能夠熟練運用拓撲群這一強大工具來解決代數、幾何和分析學中的關鍵問題,為深入研究調和分析、代數錶示論和微分幾何打下堅實的基礎。全書配備瞭大量的練習題,旨在鞏固理論理解和培養嚴謹的數學思維。
坦白講,這本書的閱讀難度確實不低,它對讀者的預備知識有著較高的要求,但這恰恰是它價值的體現。作者的寫作風格是高度凝練的,每一個句子都承載著豐富的信息量,需要反復揣摩纔能體會其深意。我特彆欣賞書中對於同調理論在李群研究中的應用所做齣的簡潔介紹,雖然是點到為止,但足以讓有相關背景的讀者感受到代數拓撲工具的強大威力。此外,書中對於李群的分類和結構定理的論述,其邏輯推導的嚴密性幾乎達到瞭無懈可擊的地步。它沒有采取那種步步為營的敘述方式,而是常常在引言中就拋齣一個宏大的目標,然後用精妙的數學工具逐步實現它。這種敘事結構要求讀者必須時刻保持專注,一旦跟不上節奏,就很容易迷失在復雜的細節之中。但一旦你掌握瞭它的內在邏輯,你會發現這種結構帶來的整體感和邏輯上的震撼力是其他教材難以比擬的。