Finite-dimensional non-associative algebras and codimension growth

Let A be a (non-necessarily associative) finite-dimensional algebra over a field of characteristic zero. A quantitative estimate of the polynomial identities satisfied by A is achieved through the study of the asymptotics of the sequence of codimensions of A. It is well known that for such an algebra this sequence is exponentially bounded. Here we capture the exponential rate of growth of the sequence of codimensions for several classes of algebras including simple algebras with a special non-degenerate form, finite-dimensional Jordan or alternative algebras and many more. In all cases such rate of growth is integer and is explicitly related to the dimension of a subalgebra of A. One of the main tools of independent interest is the construction in the free non-associative algebra of multialternating polynomials satisfying special properties. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Polynomial identities for the ternary cyclic sum

We simplify the results of Bremner and Hentzel [J. Algebra 231 (2000) 387-405] on polynomial identities of degree 9 in two variables satisfied by the ternary cyclic sum [a, b, c] abc + bca + cab in every totally associative ternary algebra. We also obtain new identities of degree 9 in three variables which do not follow from the identities in two variables. Our results depend on (i) the LLL algorithm for lattice basis reduction, and (ii) linearization operators in the group algebra of the symmetric group which permit efficient computation of the representation matrices for a non-linear identity. Our computational methods can be applied to polynomial identities for other algebraic structures.

Commutative Moufang loops and alternative algebras

We describe bases of free commutative Moufang loop with seven generators and calculate the order of this loop. (c) 2011 Published by Elsevier Inc.

Nil graded self-similar algebras

In [19], [24] we introduced a family of self-similar nil Lie algebras L over fields of prime characteristic p > 0 whose properties resemble those of Grigorchuk and Gupta-Sidki groups. The Lie algebra L is generated by two derivations v(1) = partial derivative(1) + t(0)(p-1) (partial derivative(2) + t(1)(p-1) (partial derivative(3) + t(2)(p-1) (partial derivative(4) + t(3)(p-1) (partial derivative(5) + t(4)(p-1) (partial derivative(6) + ...))))), v(2) = partial derivative(2) + t(1)(p-1) (partial derivative(3) + t(2)(p-1) (partial derivative(4) + t(3)(p-1) (partial derivative(5) + t(4)(p-1) (partial derivative(6) + ...)))) of the truncated polynomial ring K[t(i), i is an element of N vertical bar t(j)(p) =0, i is an element of N] in countably many variables. The associative algebra A generated by v(1), v(2) is equipped with a natural Z circle plus Z-gradation. In this paper we show that for p, which is not representable as p = m(2) + m + 1, m is an element of Z, the algebra A is graded nil and can be represented as a sum of two locally nilpotent subalgebras. L. Bartholdi [3] andYa. S. Krylyuk [15] proved that for p = m(2) + m + 1 the algebra A is not graded nil. However, we show that the second family of self-similar Lie algebras introduced in [24] and their associative hulls are always Z(p)-graded, graded nil, and are sums of two locally nilpotent subalgebras.

Higher identities for the ternary commutator

We use computer algebra to study polynomial identities for the trilinear operation [a, b, c] = abc - acb - bac + bca + cab - cba in the free associative algebra. It is known that [a, b, c] satisfies the alternating property in degree 3, no new identities in degree 5, a multilinear identity in degree 7 which alternates in 6 arguments, and no new identities in degree 9. We use the representation theory of the symmetric group to demonstrate the existence of new identities in degree 11. The only irreducible representations of dimension <400 with new identities correspond to partitions 2(5), 1 and 2(4), 1(3) and have dimensions 132 and 165. We construct an explicit new multilinear identity for partition 2(5), 1 and we demonstrate the existence of a new non-multilinear identity in which the underlying variables are permutations of a(2)b(2)c(2)d(2)e(2) f.

Optimal 5-step nilpotent quadratic algebras

By the Golod–Shafarevich theorem, an associative algebra $R$ given by $n$ generators and $<n^2/3$ homogeneous quadratic relations is not 5-step nilpotent. We prove that this estimate is optimal. Namely, we show that for every positive integer $n$, there is an algebra $R$ given by $n$ generators and $\lceil n^2/3\rceil$ homogeneous quadratic relations such that $R$ is 5-step nilpotent.

Représentations et fusion des algèbres de Temperley-Lieb originale et diluée

Les algèbres de Temperley-Lieb originales, aussi dites régulières, apparaissent dans de nombreux modèles statistiques sur réseau en deux dimensions: les modèles d'Ising, de Potts, des dimères, celui de Fortuin-Kasteleyn, etc. L'espace d'Hilbert de l'hamiltonien quantique correspondant à chacun de ces modèles est un module pour cette algèbre et la théorie de ses représentations peut être utilisée afin de faciliter la décomposition de l'espace en blocs; la diagonalisation de l'hamiltonien s'en trouve alors grandement simplifiée. L'algèbre de Temperley-Lieb diluée joue un rôle similaire pour des modèles statistiques dilués, par exemple un modèle sur réseau où certains sites peuvent être vides; ses représentations peuvent alors être utilisées pour simplifier l'analyse du modèle comme pour le cas original. Or ceci requiert une connaissance des modules de cette algèbre et de leur structure; un premier article donne une liste complète des modules projectifs indécomposables de l'algèbre diluée et un second les utilise afin de construire une liste complète de tous les modules indécomposables des algèbres originale et diluée. La structure des modules est décrite en termes de facteurs de composition et par leurs groupes d'homomorphismes. Le produit de fusion sur l'algèbre de Temperley-Lieb originale permet de «multiplier» ensemble deux modules sur cette algèbre pour en obtenir un autre. Il a été montré que ce produit pouvait servir dans la diagonalisation d'hamiltoniens et, selon certaines conjectures, il pourrait également être utilisé pour étudier le comportement de modèles sur réseaux dans la limite continue. Un troisième article construit une généralisation du produit de fusion pour les algèbres diluées, puis présente une méthode pour le calculer. Le produit de fusion est alors calculé pour les classes de modules indécomposables les plus communes pour les deux familles, originale et diluée, ce qui vient ajouter à la liste incomplète des produits de fusion déjà calculés par d'autres chercheurs pour la famille originale. Finalement, il s'avère que les algèbres de Temperley-Lieb peuvent être associées à une catégorie monoïdale tressée, dont la structure est compatible avec le produit de fusion décrit ci-dessus. Le quatrième article calcule explicitement ce tressage, d'abord sur la catégorie des algèbres, puis sur la catégorie des modules sur ces algèbres. Il montre également comment ce tressage permet d'obtenir des solutions aux équations de Yang-Baxter, qui peuvent alors être utilisées afin de construire des modèles intégrables sur réseaux.

2-categories and cyclic homology

The topic of this thesis is the application of distributive laws between comonads to the theory of cyclic homology. The work herein is based on the three papers 'Cyclic homology arising from adjunctions', 'Factorisations of distributive laws', and 'Hochschild homology, lax codescent,and duplicial structure', to which the current author has contributed. Explicitly, our main aims are: 1) To study how the cyclic homology of associative algebras and of Hopf algebras in the original sense of Connes and Moscovici arises from a distributive law, and to clarify the role of different notions of bimonad in this generalisation. 2) To extend the procedure of twisting the cyclic homology of a unital associative algebra to any duplicial object defined by a distributive law. 3) To study the universality of Bohm and Stefan’s approach to constructing duplicial objects, which we do in terms of a 2-categorical generalisation of Hochschild (co)homology. 4) To characterise those categories whose nerve admits a duplicial structure.

Représentations et fusion des algèbres de Temperley-Lieb originale et diluée

Les algèbres de Temperley-Lieb originales, aussi dites régulières, apparaissent dans de nombreux modèles statistiques sur réseau en deux dimensions: les modèles d'Ising, de Potts, des dimères, celui de Fortuin-Kasteleyn, etc. L'espace d'Hilbert de l'hamiltonien quantique correspondant à chacun de ces modèles est un module pour cette algèbre et la théorie de ses représentations peut être utilisée afin de faciliter la décomposition de l'espace en blocs; la diagonalisation de l'hamiltonien s'en trouve alors grandement simplifiée. L'algèbre de Temperley-Lieb diluée joue un rôle similaire pour des modèles statistiques dilués, par exemple un modèle sur réseau où certains sites peuvent être vides; ses représentations peuvent alors être utilisées pour simplifier l'analyse du modèle comme pour le cas original. Or ceci requiert une connaissance des modules de cette algèbre et de leur structure; un premier article donne une liste complète des modules projectifs indécomposables de l'algèbre diluée et un second les utilise afin de construire une liste complète de tous les modules indécomposables des algèbres originale et diluée. La structure des modules est décrite en termes de facteurs de composition et par leurs groupes d'homomorphismes. Le produit de fusion sur l'algèbre de Temperley-Lieb originale permet de «multiplier» ensemble deux modules sur cette algèbre pour en obtenir un autre. Il a été montré que ce produit pouvait servir dans la diagonalisation d'hamiltoniens et, selon certaines conjectures, il pourrait également être utilisé pour étudier le comportement de modèles sur réseaux dans la limite continue. Un troisième article construit une généralisation du produit de fusion pour les algèbres diluées, puis présente une méthode pour le calculer. Le produit de fusion est alors calculé pour les classes de modules indécomposables les plus communes pour les deux familles, originale et diluée, ce qui vient ajouter à la liste incomplète des produits de fusion déjà calculés par d'autres chercheurs pour la famille originale. Finalement, il s'avère que les algèbres de Temperley-Lieb peuvent être associées à une catégorie monoïdale tressée, dont la structure est compatible avec le produit de fusion décrit ci-dessus. Le quatrième article calcule explicitement ce tressage, d'abord sur la catégorie des algèbres, puis sur la catégorie des modules sur ces algèbres. Il montre également comment ce tressage permet d'obtenir des solutions aux équations de Yang-Baxter, qui peuvent alors être utilisées afin de construire des modèles intégrables sur réseaux.

Automorphisms of the Planar Tree Power Series Algebra and the Non-Associative Logarithm

2000 Mathematics Subject Classification: 17A50, 05C05.

An analogue of the Magnus problem for associative algebras

We prove an analogue of Magnus theorem for associative algebras without unity over arbitrary fields. Namely, if an algebra is given by $n+k$ generators and $k$ relations and has an $n$-element system of generators, then this algebra is a free algebra of rank $n$.

ASSOCIATIVE IDENTITIES OF OCTONIONS

We work to find a basis of identities for an octonion algebra modulo an associator ideal of a free alternative algebra, or, in other words, a basis for an associative replica of an ideal of identities of an octonion algebra.

A Characterization of Varieties of Associative Algebras of Exponent two

∗The first author was partially supported by MURST of Italy; the second author was par- tially supported by RFFI grant 99-01-00233.