ウェイト (表現論)

表現論という数学の分野において，体 F 上の代数 A のウェイトとは，A から F への代数準同型である，あるいは同じことだが，A の F 上の1次元表現である[要出典]．それは群の乗法的指標の代数の類似である．しかしながら，概念の重要性は，リー環の表現への，したがって代数群やリー群の表現への，その応用から生じる．この文脈では，表現のウェイトは固有値の概念の一般化であり，対応する固有空間はウェイト空間と呼ばれる．

対角化可能な行列の集合 S であって，任意の2つが可換な場合，S のすべての元を同時に対角化することができる．同じことであるが，有限次元ベクトル空間 V の互いに可換な半単純線型変換の任意の集合 S に対して，V の基底をS のすべての元に対して同時固有ベクトルになるように選ぶことができる．これらの共通の各固有ベクトル v ∈ V は End(V) の自己準同型の集合 S によって生成される部分代数 U 上の線型汎関数を定義する；この汎関数は U の各元に固有ベクトル v の固有値を対応させる写像として定義される．この写像は乗法的でもあり，恒等写像を 1 に送る；したがってそれは U から基礎体への代数準同型である．この「一般固有値」はウェイトの概念のプロトタイプである．

概念は群論における乗法的指標（英語版）のアイデアと密接に関係している．これは群 G から体 F の乗法群への準同型 χ である．したがって χ: G → F× は χ(e) = 1（ただし e は G の単位元）と

G のすべての元 g, h に対して χ(gh) = χ(g)χ(h)

を満たす．実際，G が F 上のベクトル空間 V に作用していると，G の各元に対する同時固有空間は，存在すれば，G 上の乗法的指標を決定する：群の各元のこの共通の固有空間上の固有値である．

乗法的指標の概念は F 上の任意の代数 A に，χ: G → F× を線型写像

χ: A → F, χ(ab) = χ(a)χ(b) (a, b ∈ A)

に置き換えることによって，拡張できる．代数 A が F 上のベクトル空間 V 上に任意の同時固有空間に作用しているとき，これは A から F への A の各元をその固有値に送る代数準同型に対応する．

A がリー環（一般には結合代数ではない）であるとき，指標の乗法性を要求する代わりに，リーブラケットを対応する交換子に送ることを要求する；しかし F は可換であるからこれは単にこの写像がリーブラケットで消えること：χ([a, b]) = 0 を意味する．体 F 上のリー環 g のウェイトは，線型写像 λ: g → F であってすべての x, y ∈ g に対して λ([x, y]) = 0 となるものである．リー環 g 上の任意のウェイトは導来環 [g, g] 上消えるから可換リー環 g/[g, g] 上のウェイトを誘導する．したがってウェイトは主に可換リー環に対して興味が持たれる，その場合可換な線型変換たちの空間に対する一般固有値の単純な概念に帰着する．

G がリー群か代数群のとき，乗法的指標 θ: G → F× は微分によってそのリー環上のウェイト χ = dθ: g → F を誘導する．（リー群に対して，これは G の単位元における微分であり，代数群の場合は導分の概念を用いた抽象化である．）

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