Lien tyyppinen yksinkertainen ryhmä
Matematiikassa Lien tyyppinen ryhmä on ryhmä, joka liittyy läheisesti reduktiivisen lineaarisen algebrallisen ryhmän G rationaalipisteiden muodostamaan ryhmään G(k), missä k on kunta. Äärelliset Lien tyyppiset ryhmät käsittävät valtaosan epäkommutatiivisista äärellisistä yksinkertaisista ryhmistä. Erikoistapauksina ovat klassiset ryhmät, Chevalleyn ryhmät, Steinbergin ryhmät ja Suzukin–Reen ryhmät.
Dieudonné ja Carter ovat perinteisiä viitteitä Lien tyyppisille ryhmille.
Dieudonné ja Carter ovat perinteisiä viitteitä Lien tyyppisten ryhmien opettelussa.
Ensimmäinen lähestyminen tähän kysymykseen oli niin sanottujen klassisten ryhmien kuntien suhteen määritteleminen ja yksityiskohtainen opettelu. Tämän teki Jordan vuonna 1870. Näitä ryhmiä tutki L. E. Dickson ja Jean Dieudonné. Emil Artin tutki näiden ryhmien kertalukuja tarkoituksenaan luokitella samankaltaisuudet.
Klassinen ryhmä on karkeasti sanottuna erityinen lineaarinen, ortogonaalinen, symplektinen tai unitaarinen ryhmä. On olemassa useita pieniä variaatiota, jotka saadaa ottamalla johdettuja aliryhmiä tai keskeisiä tekijäryhmiä. Näistä viimeksi mainittu johtaa projektiiviseen lineaariseen ryhmään. Nämä voidaan konstruoida annetun kunnan suhteen paljolti samalla tavalla kuin ne on kostruoitu reaalilukujen suhteen. Ne vastaavan Chevalleyn ja Steinbergin ryhmiä An, Bn, Cn, Dn, 2An, 2Dn.
Lien tyyppisten ryhmien teoriaa selvensi algebrallisten ryhmien teoria ja Chevalleyn julkaisu Lien algebroista. Tässä
artikkelissa esiteltiin Chevalleyn ryhmät. Chevalley konstruoi Chevalleyn kannan kaikille kompleksisille yksinkertaisille Lien algebroille (tai 
pikemminkin niiden universaaleille enveloping algebroille), joissa niitä käytetään määrittämään vastaavat algebralliset ryhmät kokonaislukujen suhteen.
Erityisesti voitiin ottaa niiden alkiot mistä tahansa äärellisestä kunnasta. Lien algebroille An, Bn, Cn ja Dn tämä ontoi hyvin tunnetut klassiset 
ryhmät, mutta konstruktio antoi myös ryhmät, jotka liittyivät poikkeuksellisiin Lien algebroihin E6, E7, E8, F4 ja G2. Tyypin G2, jota kutsutaan myös Dicksonin
ryhmäksi, oli jo ennestään konstruoinut Dickson
samoin kuin tyypin E6.
Chevalleyn konstruktio ei antanut kaikkia tunnettuja klassisia ryhmiä. Se jätti pois unitaariset ryhmät ja jakautumattomat orthogonaaliset ryhmät.
Steinberg
löysi muunnoksen Chevalleyn konstruktioon joka antoi nämä ryhmät ja kaksi uutta perhettä, 3D4 ja 2E6. Jälkimmäisen löysi suunnilleen samaan aikaan eri tavalla
Tits.
Tämä konstruktio yleistää tavallista unitaarisen ryhmän konstruktiota yleisestä lineaarisesta ryhmästä.
Unitaarinen ryhmä esiintyy seuraavasti: yleisellä lineaarisella ryhmällä kompleksilukujen suhteen on kaavioautomorfismi, joka saadaan kääntämällä Dynkinin
kaavio An (jossa vastaavuus saadaan ottamalla transpoosi käänteisalkio), ja kunta-automorfismi saadaan ottamalla kompleksikonjugaatti, joka kommutoi.
Unitaarinen ryhmä on näiden kahden automorfismin tulon kiintopisteiden muodostama ryhmä.
Samoin monella Chevalleyn ryhmällä on kaavioautomorfismi joka on ryhmien Dynkinin kaavioiden indusoima, ja kunta-automorfismit, jotka ovat äärellisten kuntien
automorfismien indusoimia. Kuten unitaarisessa tapauksessa, Steinberg konstruoi analogisesti joukkojen perheitä ottamalla kaavion ja kunta-automorfismien tulon kiintopisteitä.
Näistä saadaan:
Tyyppiä 3D4 olevilla ryhmillä ei ole analogiaa reaalilukujen kanssa, koska kompleksiluvuilla ei ole kertalukua kolme olevia automorfismeja. D4-kaavion
symmetriat aiheuttaa trialiteetin.
Suzuki löysi uuden äärettomän joukon ryhmiä, jotka eivät näyttäneet ensisilmäyksellä
liittyvän tunnettuihin algebrallisiin ryhmiin. Ree tiesi, että algebrallisella ryhmälla B2 oli "lisä"automorfismi karakteristikaa 2,
jonka neliö oli Frobeniuksen automorfismi. Hän keksi, että jos karakteristikaa kaksi olevalla äärellisellä kunnalla on automorfismi, jonka neliö
on Frobeniuksen kuvaus, niin Steinbergin konstruktion tapaisella analogisella konstruktiolla saadaan Suzukin ryhmät. Kunnat, joiden automorfismi on
tällainen, ovat kertalukua formula_1 ja niitä vastaat ryhmät ovat Suzukin ryhmät
Tarkkaan ottaen ryhmää Suz(2) ei lasketa Suzukin ryhmäksi koska se ei ole yksinkertainen; sen Frobeniuksen ryhmä on kertalukua 20. Reen onnistui samantapaisia
perheitä
ja
-yksinkertaisia ryhmiä hyväksi käyttämällä löytää faktaa, että F:llä ja G:lla on lisäautomorfisti karakteristikassa kaksi ja kolme.
(Karkeasti ottaen karakteristika p on sallittu, jotta Dynkin kaaviossa voidaan jättää huomioimatta sidoksen nuoli joka on kertalukua p kun otetaan 
kaavioautomorfismit.) Pienin tyyppiä F oleva ryhmä F(2) ei ole yksinkertainen, mutta sillä on 
yksinkertainen aliryhmä indeksiä kaksi. Tätä kutsutaan Titsin ryhmäksi ja se on nimetty matemaatikko Jacques Titsin mukaan. Pienin tyyppiä G
oleva ryhmä G(3) ei ole yksinkertai, mutta sillä on normaali aliryhmä indeksiä kolme, ja se on isomorfinen ryhmät SL(2, 8) kanssa.
Äärellisten yksinkertaisten ryhmien luokittelussa Reen ryhmien
rakenteen selvittäminen eksplisiittisesti on yksi vaikeimmista tapauksista. Nämä ryhmät olivat myös merkittävässä roolissa kun ensimmäinen moderni
sporadinen ryhmä löydettiin. Niillä on involuution keskittäjä muotoa Z/2Z × PSL(2, "q") missä "q" = 3. Janko löysi sporadisen ryhmän J1
tutkimalla ryhmiä, joiden involuution keskittäjä on samantapainen kuin Z/2Z × PSL(2, 5).
Suzukin ryhmät ovat ainoita epäkommutatiivisia yksinkertaisia ryhmiä, joiden kertaluku on jaollinen kolmella. Niiden kertaluku on 2(2 + 1)(2 −1).
Lien tyyppiset äärelliset ryhmät olivat ensimmäisten tutkittujen ryhmien joukossa syklisen, symmetrisen ja alternoivan ryhmän jälkeen. PSL(2,p):n
konstruoi Évariste Galois 1830-luvulla. Lien tyyppisten äärellisten ryhmien systemaattisen tutkimisen aloitti Camille Jordanin lause, jonka mukaan
projektiivinen erityinen lineaarinen ryhmä PSL(2,q) on yksinkertainen kun q ≠ 2, 3. Tämä lause yleistyy korkeampiulotteisille projektiivisille ryhmille
ja siitä seuraa tärkeä ääretön perhe äärellisiä yksinkertaisia ryhmiä, nimittäin PSL(2,q). Muita klassisia ryhmiä tutki Leonard Dickson 1900-luvun
alussa. 1950-luvulla Claude Chevalley havaitsi, että sopivasti muotoiltuna monilla puoliyksinkertaisia Lien ryhmiä koskevilla lauseilla on analoginen
algebrallisia ryhmiä koskea vastine annetussa kunnassa k. Tämä johti Chevalleyn ryhmien konstruoimiseen. Ja kuten kompaktien yksinkertaisten Lien ryhmien
tapauksessa, vastaavuus tuntui olevan yhtä yksinkertaista kuin abstrakteilla ryhmillä (Titsin yksinkertaisuuslause). Vaikka 1800-luvulta asti oli tiedetty,
että on olemassa muitakin yksinkertaisia ryhmiä, kuten Mathieun ryhmiä, levisi hitaasti usko, että lähes kaikki äärelliset yksinkertaiset ryhmät
saadaan sopivalla laajennuksilla Chevalleyn kostruktioon, yhdessä syklisten ja alternoivien ryhmien kanssa. Edelleen poikkeustapaukset, eli sporadiset
ryhmät, toteuttavat monia samoja ominaisuuksia kuin äärelliset Lien tyyppisen ryhmät ja ne voidaan konstruoida ja karekterisoida niigen geometrian avulla Titsin hengessä.
Uskomuksesta oli nyt tullut lause. Äärelliset yksinkertaiset ryhmät oli luokiteltu. Tarkastelemalla äärellisten yksinkertaisten ryhmien listaa huomataan,
että äärellisen kunnan suhteen Lien tyyppiset ryhmät sisltävät kaikki äärelliset yksinkertaiset ryhmät lukuun ottamatta syklisiä ryhmiä,
alternoivia ryhmiä, Titsin ryhmää ja 26:tta sporadista ryhmää.
Yleisesti äärellinen ryhmä, joka liittyy yhdesti yhtenäiseen yksinkertaiseen algebralliseen ryhmään on äärellisen kunnan universaali keskeinen laajennus,
joten se on perfekti ja sillä on triviaali Schurin kertoja. Kuitenkin jotkut alla olevien perheiden pienimmistä ryhmistä eivät ole perfektejä tai niillä
on Schurin kertoja poikkeuksellisen suuri.
Tapaukset, joissa ryhmä ei ole perfekti, sisältää seuraavat ryhmät:
Joissain tapauksissa ryhmä on perfekti mutta sen Schurin kertoja on suurempi kuin ensinnäkemältä odottaisi. Näitä tapauksia ovat muun muassa:
On olemassa hämmentävä määrä isomorfismeja pienten Lien tyyppisten ryhmien välillä samoin kuin alternoivien ryhmien välillä. Esimerkiksi ryhmät SL(2, 4), PSL(2, 5),
ja viiden alkion alternoiva ryhmä ovat kaikki keskenään isomorfisia.
Joillakin pienillä alternoivilla ryhmillä on poikkeuksellisia ominaisuuksia. Alternoivilla ryhmillä on yleensä kertalukua kaksi oleva ulkoinen automorfismiryhmä, 
mutta kuuden alkion alternoivalla ryhmällä on kertalukua neljä oleva ulkoinen automorfismiryhmä. Alternoivilla ryhmillä on yleensä kertalukua kaksi oleva
Schurin kertoja, mutta kuuden ja seitsemän alkion alternoivilla ryhmillä on kertalukua kuusi oleva Schurin kertoja.
Valitettavasti ei ole standardoituja merkintöjä Lien tyyppisille äärellisille ryhmille, ja kirjallisuudessa esiintyvien merkintöjen lukumäärä on kymmeniä.