• Nem Talált Eredményt

Lokálisan kompakt csoport moduláris függvénye

In document Absztrakt harmonikus analízis (Pldal 117-121)

Komplex Radon-mértékek

5.3. Lokálisan kompakt csoport moduláris függvénye

Z

G

g(s)µ(f)Df(s)dµ(s) = µ(f)(Df.µ)(g).

Tehát azt kaptuk, hogy minden f, g∈K +(G) függvényre µ(f)ν(g) =µ(f)(Df.µ)(g),

így mindenf ∈K +(G)eseténν =Df.µ. Ha tehátf, f ∈K +(G), akkorDf.µ=Df.µ, így G = supp(µ) ⊆ [Df = Df], vagyis Df = Df. Ebből következik, hogy minden f, f ∈K +(G) eseténDf(eG) =Df(eG) teljesül, vagyis

iG(ν)(f)

µ(f) = iG(ν)(f) µ(f) ,

következésképpen a µés iG(ν) Radon-mértékek arányosak egymással.

5.3. Lokálisan kompakt csoport moduláris függvénye

5.3.1. Állítás. Legyen G lokálisan kompakt csoport. Létezik egyetlen olyan ∆G : G → R+ függvény, amelyre teljesül az, hogy minden G feletti β baloldali Haar-mértékre, és minden G∋s-re δG(s)β = ∆G(s).β. Ez a ∆G függvény folytonos csoport-morfizmus aG és R+ lokálisan kompakt csoportok között.

Bizonyítás. Legyenβ baloldali Haar-mértékGfelett. Ha s∈G, akkorδG(s)β olyan nem nulla pozitív Radon-mérték G felett, amelyre mindent ∈Gesetén

γG(t)(δG(s)β) = (γG(t)◦δG(s))β = (δG(s)◦γG(t))β =δG(s)(γG(t)β) =δG(s)β.

Ez azt jelenti, hogy minden G ∋ s-re δG(s)β baloldali Haar-mérték G felett, így egyértelműen létezik olyan ∆β(s) ∈ R+, hogy δG(s)β = ∆β(s).β. Nyilvánvaló, hogy s1, s2 ∈G esetén

β(s1s2).β=δG(s1s2)β =δG(s1)(δG(s2)β) = ∆β(s1).∆β(s2).β,

ezért β 6= 0 miatt ∆β(s1s2) = ∆β(s1)∆β(s2). Továbbá nyilvánvaló, hogy β =δG(eg)β =

β(eG).β, így∆β(eG) = 1. Tehát a∆β :G→R+ függvény csoport-morfizmus. Továbbá, ha ϕ∈K (G;C) olyan, hogy β(ϕ)6= 0, akkor minden G∋s-re

β(s) = (δG(s)β)(ϕ) β(ϕ) = 1

β(ϕ)

Z

G

ϕ(ts−1) dβ(t),

amiből látható, hogy a paraméteres integrálok folytonosságának tétele alapján a ∆β : G → R+ függvény folytonos. Végül megjegyezzük, hogy ∆β a β baloldali Haar-mérték választásától független, mert ha β szintén baloldali Haar-mérték, és c∈R+ olyan, hogy β =c.β, akkor minden s∈G esetén

c.∆β(s).β = ∆β(s).βG(s)β =c.δG(s)β=c.∆β(s).β,

így ∆β(s) = ∆β(s). Ezért ∆G az a függvény, amely minden G feletti β baloldali Haar-mértékre ∆β-val egyenlő.

5.3.2. Definíció. Ha G lokálisan kompakt csoport, akkor a G moduláris függvényé-nek nevezzük, és ∆G-vel jelöljük azt a G → R+ folytonos csoport-morfizmust, amelyre teljesül az, hogy mindenGfelettiβbaloldali Haar-mértékre, és mindenG∋s-reδG(s)β =

G(s).β. A G lokálisan kompakt csoportot unimodulárisnak nevezzük, ha ∆G = 1.

A moduláris függvény létezésének bizonyításából látható, hogy ha G lokálisan kompakt csoport, β baloldali Haar-mérték G felett, és ϕ ∈ K (G;C) olyan, hogy β(ϕ)6= 0, akkor minden s ∈Gesetén

G(s) = (δG(s)β)(ϕ) β(ϕ) = 1

β(ϕ)

Z

G

ϕ(ts−1)dβ(t).

Nyilvánvaló, hogy egy G lokálisan kompakt csoport pontosan akkor unimoduláris, ha minden Gfeletti baloldali Haar-mérték jobbinvariáns, vagyis jobboldali Haar-mérték.

Másként fogalmazva, egy Glokálisan kompakt csoport pontosan akkor unimoduláris, ha létezik G felett olyan pozitív nem nulla Radon-mérték, amely egyszerre balinvariáns és jobbinvariáns. Kevésbé nyilvánvaló az unimodularitás következő kritériuma.

5.3.3. Állítás. Ha G lokálisan kompakt csoport és β baloldali Haar-mérték G felett, akkor

iG(β) = ∆−1G .β.

A G lokálisan kompakt csoport pontosan akkor unimoduláris, ha a G feletti baloldali Haar-mértékek inverzió-invariánsak.

Bizonyítás. Világos, hogy ∆G.iG(β)nem nulla pozitív Radon-mérték Gfelett, és minden s ∈Gesetén a 4.1.8. alapján

γG(s) (∆G.iG(β)) = ∆G◦γG(s)−1 .(γG(s)(iG(β))) =

= ∆G(s)−1G.(iGG(s)(β))) =: ∆G(s)−1G.(iG(∆G(s).β)) = ∆G.iG(β),

ahol felhasználtuk azt, hogy γG(s) ◦ iG = iG ◦ δG(s) és ∆G : G → R+ csoport-morfizmus. Ez azt jelenti, hogy ∆G.iG(β) baloldali Haar-mérték G felett, ezért létezik

olyan c >0valós szám, hogy c.β = ∆G.iG(β). Erre a mérték-egyenlőségre alkalmazva az iG homeomorfizmust kapjuk, hogy

c.iG(β) = ∆G◦i−1G .(iG(iG(β))) = ∆−1G

hiszen iG ◦iG = idG és ∆G : G → R+ csoport-morfizmus. Ezt a mérték-egyenlőséget szorozva a ∆G függvénnyel kapjuk, hogy c.∆G.iG(β) = β, és mivel ∆G.iG(β) = c.β, így ebből c2.β=β adódik. Ezért c= 1, tehát ∆G.iG(β) =β.

Ebből látható, hogy a ∆G = 1 egyenlőség ekvivalens azzal, hogyiG(β) =β (4.3.6.), ami azt jelenti, hogy β inverzió-invariáns.

5.3.4. Állítás. LegyenG lokálisan kompakt csoport. Ha létezikeG-nek olyan U kompakt környezete G-ben, hogy minden G∋s-re sUs−1 ⊆U, akkor G unimoduláris.

Bizonyítás. Legyen U olyan kompakt környezete eG-nek G-ben, hogy minden G ∋ s-re sUs−1 ⊆ U. Legyen β baloldali Haar-mérték G felett, és az U kompakt halmazhoz vegyünk olyan C ∈R+ számot, amelyre mindenϕ ∈K (G;C)függvényre, hasupp(ϕ)⊆ U, akkor |β(ϕ)| ≤ C 9 ϕ9G. Rögzítsünk egy olyan ϕ ∈ K +(G) függvényt, amelyre supp(ϕ)⊆U. Ekkor s∈G eseténsupp(ϕ◦IntG(s)) = s−1supp(ϕ)s⊆s−1Us⊆U, így

|β(ϕ◦IntG(s))| ≤C9ϕ◦IntG(s)9G =C9ϕ9G. Ugyanakkor minden G∋s-re a moduláris függvény definíciója alapján

β(ϕ◦IntG(s))=(IntG(s)β)(ϕ)=(δG(s)(γG(s)β))(ϕ)=(δG(s)β)(ϕ)=∆G(s)β(ϕ), következésképpen fennáll a

G(s) = |β(ϕ◦IntG(s))|

|β(ϕ)| ≤C9ϕ9G

|β(ϕ)|

egyenlőtlenség. Ez azt jelenti, hogy∆G korlátosfüggvény. Ezért∆G = 1, hiszen ha volna olyan s ∈ G, hogy ∆G(s) > 1, akkor a (∆G(sn))n∈N számsorozat felülről nem korlátos R+-ban, mert minden N∋n-re∆G(sn) = (∆G(s))n.

5.3.5. Következmény. Minden kommutatív, vagy kompakt, vagy diszkrét lokálisan kompakt csoport unimoduláris.

Bizonyítás. Mindhárom esetben könnyen található a neutrális elemnek olyanU kompakt környezete, hogy minden s csoportelemresUs−1 ⊆U teljesül, ugyanis:

– ha G kommutatív lokálisan kompakt csoport, akkor az eG bármely U kompakt környezete megfelelő;

– ha G kompakt csoport, akkor U :=G megfelelő;

– ha Gdiszkrét csoport, akkor U :={eG} megfelelő.

Megjegyezzük, hogy az iménti következményben mindhárom lokálisan kompakt csoport-típusra közvetlenül is bizonyítani lehet az unimodularitást. Valóban:

– ha G kommutatív lokálisan kompakt csoport, akkor minden s ∈ G esetén δG(s) = γG(s−1), ezért a G feletti baloldali Haar-mértékek jobboldali Haar-mértékek is, tehát G unimoduláris;

– haGkompakt csoport, akkor mindenπ :G→R+ folytonos csoport-morfizmusraπ = 1 teljesül (így ∆G = 1 is igaz), különben volna olyan s ∈ G, hogy π(s) > 1, és akkor a (π(sn))n∈N sorozat nem korlátos felülről, de aπ értékkészletében halad, amely kompakt halmaz R+-ben;

– ha G diszkrét csoport, akkor könnyen ellenőrizhető, hogy a K (G;C)→C; ϕ7→ X

s∈G

ϕ(s)

funkcionál egyszerre baloldali és jobboldali Haar-mérték G felett, következésképpen G unimoduláris.

Azonban léteznek olyan lokálisan kompakt csoportok, amelyek nem kommutatívak, nem kompaktak és nem diszkrétek, de bennük a neutrális elemnek létezik olyan kompakt környezete, amely invariáns a belső automorfizmusokra nézve, tehát unimodulárisak.

5.3.6. Állítás. Legyen G lokálisan kompakt csoport, és π : G → G olyan bijekció, amely csoport-izomorfizmus és homeomorfizmus egyszerre (ilyenkor azt mondjuk, hogy π a G lokálisan koampakt csoportnak automorfizmusa). Ekkor létezik egyetlen olyan modG(π)∈R+ szám, amelyre teljesül az, hogy mindenGfelettiβ baloldali Haar-mértékre π(β) = (modG(π))−1.β.

Bizonyítás. Has∈G, akkorγG(s)◦π =π◦γG−1(s)), tehát haβ baloldali Haar-mérték G felett, akkor

γG(s)(π(β)) = (γG(s)◦π)(β) = (π◦γG−1(s)))(β) =π(γG−1(s))(β)) =π(β), tehát π(β) szintén baloldali Haar-mérték G felett. Ezért minden G feletti β baloldali Haar-mértékhez egyértelműen létezik olyan mβ ∈R+, amelyre π(β) =mβ.β. Ha β és β baloldali Haar-mertékek, és c∈R+ olyan, hogy β =c.β, akkor

mβ =c.(mβ.β) =c.π(β) =π(c.β) =π(β) =mβ,

ezért mβ = mβ. Ezért modG(π) az a szám, amely minden G feletti β baloldali Haar-mértékre 1/mβ-val egyenlő.

5.3.7. Definíció. Ha π automorfizmusa a G lokálisan kompakt csoportnak, akkor a π automorfizmus modulusának nevezzük, és modG(π)-vel jelöljük azt a pozitív valós számot, amelyre teljesül az, hogy minden G feletti β baloldali Haar-mértékre π(β) = (modG(π))−1.β.

Könnyen látható, hogy ha π1 ésπ2 automorfizmusai a G lokálisan kompakt csoport-nak, akkor modG1 ◦π2) = modG1)modG2), mert ha β baloldali Haar-mérték G felett, akkor

(modG1◦π2))−1.β = (π1◦π2)(β) =π12(β)) =π1((modG2))−1.β) =

= (modG2))−1.(π1(β)) = (modG2))−1.(modG1))−1.β.

5.4. Haar-mérték és moduláris függvény lokálisan

In document Absztrakt harmonikus analízis (Pldal 117-121)