A Relation between the Weyl Group W(e8) and Eight-Line Arrangements on a Real Projective Plane

The paper has been presented at the 12th International Conference on Applications of Computer Algebra, Varna, Bulgaria, June, 2006.

Families of orthogonal functions defined by the Weyl groups of compact Lie groups

Plusieurs familles de fonctions spéciales de plusieurs variables, appelées fonctions d'orbites, sont définies dans le contexte des groupes de Weyl de groupes de Lie simples compacts/d'algèbres de Lie simples. Ces fonctions sont étudiées depuis près d'un siècle en raison de leur lien avec les caractères des représentations irréductibles des algèbres de Lie simples, mais également de par leurs symétries et orthogonalités. Nous sommes principalement intéressés par la description des relations d'orthogonalité discrète et des transformations discrètes correspondantes, transformations qui permettent l'utilisation des fonctions d'orbites dans le traitement de données multidimensionnelles. Cette description est donnée pour les groupes de Weyl dont les racines ont deux longueurs différentes, en particulier pour les groupes de rang $2$ dans le cas des fonctions d'orbites du type $E$ et pour les groupes de rang $3$ dans le cas de toutes les autres fonctions d'orbites.

Special functions of Weyl groups and their continuous and discrete orthogonality

Cette thèse s'intéresse à l'étude des propriétés et applications de quatre familles des fonctions spéciales associées aux groupes de Weyl et dénotées $C$, $S$, $S^s$ et $S^l$. Ces fonctions peuvent être vues comme des généralisations des polynômes de Tchebyshev. Elles sont en lien avec des polynômes orthogonaux à plusieurs variables associés aux algèbres de Lie simples, par exemple les polynômes de Jacobi et de Macdonald. Elles ont plusieurs propriétés remarquables, dont l'orthogonalité continue et discrète. En particulier, il est prouvé dans la présente thèse que les fonctions $S^s$ et $S^l$ caractérisées par certains paramètres sont mutuellement orthogonales par rapport à une mesure discrète. Leur orthogonalité discrète permet de déduire deux types de transformées discrètes analogues aux transformées de Fourier pour chaque algèbre de Lie simple avec racines des longueurs différentes. Comme les polynômes de Tchebyshev, ces quatre familles des fonctions ont des applications en analyse numérique. On obtient dans cette thèse quelques formules de <>, pour des fonctions de plusieurs variables, en liaison avec les fonctions $C$, $S^s$ et $S^l$. On fournit également une description complète des transformées en cosinus discrètes de types V--VIII à $n$ dimensions en employant les fonctions spéciales associées aux algèbres de Lie simples $B_n$ et $C_n$, appelées cosinus antisymétriques et symétriques. Enfin, on étudie quatre familles de polynômes orthogonaux à plusieurs variables, analogues aux polynômes de Tchebyshev, introduits en utilisant les cosinus (anti)symétriques.

On Polar Foliations and the Fundamental Group

In this work we investigate the relation between the fundamental group of a complete Riemannian manifold M and the quotient between the Weyl group and reflection group of a polar action on M, as well as the relation between the fundamental group of M and the quotient between the lifted Weyl group and lifted reflection group. As applications we give alternative proofs of two results. The first one, due to the author and Toben, implies that a polar action does not admit exceptional orbits, if M is simply connected. The second result, due to Lytchak, implies that the orbits are closed and embedded if M is simply connected. All results are proved in the more general case of polar foliations.

A note on the Berry phase for systems having one degree of freedom

A one-dimensional arbitrary system with quantum Hamiltonian H(q, p) is shown to acquire the 'geometric' phase gamma (C)=(1/2) contour integral c(Podqo-qodpo) under adiabatic transport q to q+q+qo(t) and p to p+po(t) along a closed circuit C in the parameter space (qo(t), po(t)). The non-vanishing nature of this phase, despite only one degree of freedom (q), is due ultimately to the underlying non-Abelian Weyl group. A physical realisation in which this Berry phase results in a line spread is briefly discussed.

Fourier-Matrizen und Ringe mit Basis

Bei der Bestimmung der irreduziblen Charaktere einer Gruppe vom Lie-Typ entwickelte Lusztig eine Theorie, in der eine sogenannte Fourier-Transformation auftaucht. Dies ist eine Matrix, die nur von der Weylgruppe der Gruppe vom Lie-Typ abhängt. Anhand der Eigenschaften, die eine solche Fourier- Matrix erfüllen muß, haben Geck und Malle ein Axiomensystem aufgestellt. Dieses ermöglichte es Broue, Malle und Michel füur die Spetses, über die noch vieles unbekannt ist, Fourier-Matrizen zu bestimmen. Das Ziel dieser Arbeit ist eine Untersuchung und neue Interpretation dieser Fourier-Matrizen, die hoffentlich weitere Informationen zu den Spetses liefert. Die Werkzeuge, die dabei entstehen, sind sehr vielseitig verwendbar, denn diese Matrizen entsprechen gewissen Z-Algebren, die im Wesentlichen die Eigenschaften von Tafelalgebren besitzen. Diese spielen in der Darstellungstheorie eine wichtige Rolle, weil z.B. Darstellungsringe Tafelalgebren sind. In der Theorie der Kac-Moody-Algebren gibt es die sogenannte Kac-Peterson-Matrix, die auch die Eigenschaften unserer Fourier-Matrizen besitzt. Ein wichtiges Resultat dieser Arbeit ist, daß die Fourier-Matrizen, die G. Malle zu den imprimitiven komplexen Spiegelungsgruppen definiert, die Eigenschaft besitzen, daß die Strukturkonstanten der zugehörigen Algebren ganze Zahlen sind. Dazu müssen äußere Produkte von Gruppenringen von zyklischen Gruppen untersucht werden. Außerdem gibt es einen Zusammenhang zu den Kac-Peterson-Matrizen: Wir beweisen, daß wir durch Bildung äußerer Produkte von den Matrizen vom Typ A(1)1 zu denen vom Typ C(1) l gelangen. Lusztig erkannte, daß manche seiner Fourier-Matrizen zum Darstellungsring des Quantendoppels einer endlichen Gruppe gehören. Deswegen ist es naheliegend zu versuchen, die noch ungeklärten Matrizen als solche zu identifizieren. Coste, Gannon und Ruelle untersuchen diesen Darstellungsring. Sie stellen eine Reihe von wichtigen Fragen. Eine dieser Fragen beantworten wir, nämlich inwieweit rekonstruiert werden kann, zu welcher endlichen Gruppe gegebene Matrizen gehören. Den Darstellungsring des getwisteten Quantendoppels berechnen wir für viele Beispiele am Computer. Dazu müssen unter anderem Elemente aus der dritten Kohomologie-Gruppe H3(G,C×) explizit berechnet werden, was bisher anscheinend in noch keinem Computeralgebra-System implementiert wurde. Leider ergibt sich hierbei kein Zusammenhang zu den von Spetses herrührenden Matrizen. Die Werkzeuge, die in der Arbeit entwickelt werden, ermöglichen eine strukturelle Zerlegung der Z-Ringe mit Basis in bekannte Anteile. So können wir für die meisten Matrizen der Spetses Konstruktionen angeben: Die zugehörigen Z-Algebren sind Faktorringe von Tensorprodukten von affinen Ringe Charakterringen und von Darstellungsringen von Quantendoppeln.

On E-functions of semisimple Lie groups

We develop and describe continuous and discrete transforms of class functions on a compact semisimple, but not simple, Lie group G as their expansions into series of special functions that are invariant under the action of the even subgroup of the Weyl group of G. We distinguish two cases of even Weyl groups-one is the direct product of even Weyl groups of simple components of G and the second is the full even Weyl group of G. The problem is rather simple in two dimensions. It is much richer in dimensions greater than two-we describe in detail E-transforms of semisimple Lie groups of rank 3.

Symmetry insights for design of supercomputer network topologies: roots and weights lattices

We present a family of networks whose local interconnection topologies are generated by the root vectors of a semi-simple complex Lie algebra. Cartan classification theorem of those algebras ensures those families of interconnection topologies to be exhaustive. The global arrangement of the network is defined in terms of integer or half-integer weight lattices. The mesh or torus topologies that network millions of processing cores, such as those in the IBM BlueGene series, are the simplest member of that category. The symmetries of the root systems of an algebra, manifested by their Weyl group, lends great convenience for the design and analysis of hardware architecture, algorithms and programs.

Classifying Rational G-Spectra for Finite G

We give a new proof that for a finite group G, the category of rational G-equivariant spectra is Quillen equivalent to the product of the model categories of chain complexes of modules over the rational group ring of the Weyl group of H in G, as H runs over the conjugacy classes of subgroups of G. Furthermore, the Quillen equivalences of our proof are all symmetric monoidal. Thus we can understand categories of algebras or modules over a ring spectrum in terms of the algebraic model.

Projective Fourier duality and Weyl quantization

The Weyl-Wigner correspondence prescription, which makes great use of Fourier duality, is reexamined from the point of view of Kac algebras, the most general background for noncommutative Fourier analysis allowing for that property. It is shown how the standard Kac structure has to be extended in order to accommodate the physical requirements. Both an Abelian and a symmetric projective Kac algebra are shown to provide, in close parallel to the standard case, a new dual framework and a well-defined notion of projective Fourier duality for the group of translations on the plane. The Weyl formula arises naturally as an irreducible component of the duality mapping between these projective algebras.

Vacuum spacetimes with constant Weyl eigenvalues

Einstein spacetimes (that is vacuum spacetimes possibly with a non-zero cosmological constant A) with constant non-zero Weyl eigenvalues are considered. For type Petrov II & D this assumption allows one to prove that the non-repeated eigenvalue necessarily has the value 2A/3 and it turns out that the only possible spacetimes are some Kundt-waves considered by Lewandowski which are type II and a Robinson-Bertotti solution of type D. For Petrov type I the only solution turns out to be a homogeneous pure vacuum solution found long ago by Petrov using group theoretic methods. These results can be summarised by the statement that the only vacuum spacetimes with constant Weyl eigenvalues are either homogeneous or are Kundt spacetimes. This result is similar to that of Coley et al. who proved their result for general spacetimes under the assumption that all scalar invariants constructed from the curvature tensor and all its derivatives were constant.