



\section{Ab hier noch nicht in der Vorlesung dran}



\subsection{Wohin? Tensorprodukt von Darstellungen}



\begin{Definition}[\textbf{Tensorprodukt von Darstellungen}]
Gegeben zwei Darstellungen $V,W$ einer Gruppe $G$ "uber einem K"orper
$k$ macht ihr Tensorprodukt $V\otimes_{k} W$ zu einer Darstellung vermittels
der Regel
$$g(v \otimes w) = g v \otimes gw$$
\end{Definition}
\begin{Bemerkung}
Nat"urlich ist $V \otimes_{k} W$ sogar in nat"urlicher Weise eine 
Darstellung von
$G\times G$. Die Darstellung in der Definition entsteht daraus durch 
Einschr"anken
vermittels der diagonalen Einbettung $G \hookrightarrow G \times G$.
\end{Bemerkung}
\begin{Beispiel}
Operiert eine Gruppe auf einem Vektorraum $V$, so operiert sie in nat"urlicher
Weise auch auf dem Vektorraum $\op{Bil}(V)$ aller Bilinarformen auf $V$.
Der nat"urliche Isomorphismus
$$\op{Bil} (V) \overset{\sim}{\ra} (V \otimes V)^{\ast}$$
ist dann ein Isomorphismus von Darstellungen.
\end{Beispiel}
\begin{Lemma}
Sind $V,W$ endlichdimensionale stetige Darstellungen einer 
Liegruppe $G$, so wird
die Operation der Liealgebra auf $\op{Hom} (V,W)$ beziehungsweise 
$V\otimes W$ gegeben durch
die Formel
$$\begin{array}{ccl}
(Xf) (v) &=& X (f(v)) - f(Xv)\\
X (v\otimes w) &=& (Xv) \otimes w + v \otimes (Xw)
\end{array}$$
\end{Lemma}
\begin{Bemerkung}
Speziell wird die Operation der Liealgebra auf der 
kontragradienten Darstellung
$V^{\ast}$ gegeben durch $(Xf)(v) = -f(Xv)$.
\end{Bemerkung}
\begin{proof}[Beweis]
Wir zeigen nur die zweite Formel. Es gilt, das Differential der Verkn"upfung
$$G \ra \op{End}V \times \op{End} W \ra \op{End} (V\otimes W)$$
im neutralen Element zu berechnen.
Die zweite Abbildung ist bilinear, ihr Differential wird folglich durch 
\ref{??} gegeben.
Damit ergibt sich als Differential
$$X \mapsto (d\rho_{V} (X), d \rho_{W} (X)) \mapsto
d\rho_{V} (X) \otimes \op{id}_{W} + \op{id}_{V}\otimes d\rho_{W} (X)$$
\end{proof}


\subsection{Wohin? Invariante Orientierung homogener R"aume}




\begin{Proposition}\emph{Wohin? N"otig?}
Sei $G$ ein Liegruppe und $H \subset G$ eine zusammenh"angende abgeschlossene
Untergruppe. So gibt es auf $G/H$ genau zwei $G$-invariante Orientierungen.
\end{Proposition}
\begin{proof}[Beweis]
Wir w"ahlen eine Orientierung auf $T_{eH} (G/H)$. 
F"ur jedes $g \in G$ liefert Verschieben
mit $g$ eine Orientierung auf $T_{gH}(G/H)$. Diese 
Orientierung h"angt nur von der
Nebenklasse $gH$ ab, da Verschieben mit $h \in H$ 
die Orientierung auf $T_{eH} (G/H)$
erh"alt.
Mithilfe lokaler Schnitte der Projektion 
$G \twoheadrightarrow G/H$ erkennt man leicht,
da"s unsere Orientierungen auch stetig vom Fu"spunkt abh"angen.
\end{proof}









\subsection{Klassifikation kompakter Liegruppen, Schrott}




\begin{Satz}
Jede kompakte Untergruppe einer
$\op{GL}(n,\Bbb{R})$ ist eine Untermannigfaltigkeit
ohne Rand des $\Bbb{R}^{n\cdot n}$ und kann 
beschrieben werden als die simultane Nullstellenmenge
einer endlichen Familie von Polynomen in den 
Matrixeintr"agen.
\end{Satz}
\begin{Bemerkung}
In Formeln gibt es also f"ur jede kompakte 
Untergruppe $K \subset \op{GL} (n,\Bbb{R})$
Polynome $f_{1}, \ldots , f_{r} \in \Bbb{R} [X_{ij}]^{n}_{i,j=1}$
in den $n^{2}$ Ver"anderlichen $X_{ij}$ derart, da"s gilt
$K = \{ A \in \op{M}(n \times n, \Bbb{R}) \mid f_{1} (A) = \ldots =
f_{r}(A) =0\}$.
Zum Beispiel ist die orthogonale Gruppe 
$\op{O}(n) = \{A \in \op{GL} (n, \Bbb{R})\mid
A A^{\top} =E\}$
die simultane Nullstellenmenge der $n^{2}$ Polynome
$$X_{r1}X_{1s}+ X_{r2}X_{2s}+ \ldots + X_{rn} X_{ns} - \delta_{rs}
\quad\text{ f"ur }1 \leq r, s \leq n.$$
\end{Bemerkung}
\begin{Bemerkung}
F"ur diejenigen, die bereits etwas "uber Spiegelungsruppen Bescheid wissen,
sei hier kurz der Zusammenhang angerissen.
Bezeichne $S^{1} = \{z \in \Bbb{C} \mid |z| = 1\}$ den Einheitskreis.
\end{Bemerkung}\begin{Satz}\label{KKLLl}%\label{KKLL}
Sei $K\subset \op{GL}(n,\Bbb{R})$ eine kompakte Untergruppe.
\begin{enumerate}
\item
Jede zusammnenh"angende kommutative Untergruppe von $K$ l"a"st sich zu einer
maximalen zusammenh"angenden kommutativen Untergruppe von $K$ vergr"o"sern.
\item
Je zwei maximale kommutative zusammenh"angende Untergruppen $T\subset K$ sind
zueinander konjugiert und es existieren f"ur sie stetige Gruppenisomorphismen
$S^{1} \times \ldots \times S^{1} \overset{\sim}{\ra} T$.
Man nennt diese Untergruppen  die 
\emph{\bf maximalen Tori}\index{maximal!Torus}\index{Torus!maximaler} von $K$.
\item
In der abelschen Gruppe $\op{Top}(T,S^{1})$ aller stetigen Abbildungen
von $T$ nach $S^{1}$ ist die Menge der stetigen Gruppenhomomorphismen eine
endlich erzeugte Untergruppe $\frak{X}(T) \cong \Bbb{Z} \times 
\ldots \times \Bbb{Z}$.
\item
Bezeichnet $N = N_{K}(T)$ den Normalisator von $T$ in $K$, 
so operiert $N$ auf
$\frak{X}(T)$ und sein Bild ist eine endliche Gitterspiegelungsgruppe 
$W \subset \op{Ab}^{\times}
(\frak{X}(T))$.
\item
Auf diese Weise erhalten wir eine Bijektion
$$\begin{array}{ccc}
\left\{ \begin{array}{c}
\text{Kompakte zusammen-}\\
\text{-h"angende Liegruppen,}\\
\text{bis auf Isomorphismus} \end{array} \right\} &
\overset{\sim}{\ra} &
\left\{ \begin{array}{c}
\text{Endliche Gitterspiegelungsgrup-}\\
\text{-pen mit stabiler Wurzelwahl,}\\
\text{bis auf Isomorphismus}
\end{array} \right\} \end{array}$$


\end{enumerate}
\end{Satz}








\section{Weiteres zu Liegruppen}

\subsection{Mu"s woanders hin, Sammelsurium}\begin{Bemerkung}
Hier sind die Darstellungen ungerader Dimension von reellem Typ
und die Darstellungen gerader Dimension von quaternionalem Typ.
In der Tat gibt es in jeder Dimension bis auf Isomorphismus
nur eine irreduzible Darstellung, also ist jede einfache komplexe
Darstellung isomorph zu ihrer kontragredienten Darstellung und 
es gibt keine einfachen
Darstellungen von komplexem Typ. Den
Darstellungen ungerader Dimension bleibt also gar nichts anderes "ubrig 
als reell zu sein. Die einfache zweidimensionale komplexe Darstellung 
andererseits ist 
von quaterionalem Typ nach \ref{??}. 
Folglich kommt auch ihr Tensorprodukt 
$V(2)\otimes_\DC V(2n+1)\cong V(2)\otimes_\DR V(2n+1)_\DR$
mit jeder einfachen Darstellung ungerader Dimension her von
einer Darstellung "uber $\Bbb{H}$ und folglich besitzt auch
dieses Tensorprodukt einen schieflinearen 
"aquivarianten Automorphismus
$J$ mit $J^2=-\op{id}$. Dasselbe gilt dann auch f"ur seine isotypischen
Komponenten, und mit \ref{??} erkennen wir so, da"s alle
einfachen Darstellung gerader Dimension
von quaterionalem Typ sind.
\end{Bemerkung}


















\begin{Lemma}\label{SUL}
Ist $G$ eine kompakte Liegruppe, so ist jeder 
Liealgebrenhomomorphismus $\frak{su} (2) \ra 
\op{Lie} G$ das Differential eines 
Homomorphismus 
von Liegruppen $\op{SU}(2) \ra G$.
\end{Lemma}
\begin{Bemerkung}
Das ist ein Spezialfall eines allgemeinen Resultats, 
nach dem f"ur je zwei
Liegruppen $H,G$ mit $H$ einfach zusammenh"angend 
das Differential eine Bijektion
$\op{Grpto} (H,G) \overset{\sim}{\rightarrow} 
\op{Alg}_{\Bbb{R}} (\op{Lie} H,
\op{Lie} G)$ liefert. Wir geben jedoch f"ur den 
oben angegebenen Fall  einen
eigenst"andigen Beweis, um die Theorie kompakter 
Liegruppen in gr"o"serer Eigenst"andigkeit entwickeln zu
k"onnen.
\end{Bemerkung}
\begin{proof}[Beweis]
Da jede kompakte Liegruppe nach \ref{??} eine 
treue unit"are endlichdimensionale Darstellung
besitzt, reicht es aus zu zeigen, da"s jeder 
Homomorphismus von Liealgebren $\frak{su}(2) \ra \frak{u}(n)$
das Differential eines Homomorphismus von Liegruppen 
$\op{SU}(2) \ra \op{U} (n)$ ist.
Wir wissen aber aus \ref{??}, da"s sich in der Tat 
jede endlichdimensionale unit"are
Darstellung der Liealgebra $\frak{su}(2)$ zu einer 
Darstellung der Liegruppe $\op{SU} (2)$
integrieren l"a"st.
\end{proof}
\begin{Bemerkung}
F"ur die Killingform auf $\frak{so} (3;\Bbb{R})$ haben 
wir $\kappa (E_i, E_j) = - 2 \delta_{ij}$.
Folglich ist $E^2_1 + E^2_2 + E^2_3$ ein skalares 
Vielfaches des Casimir-Operators. Auf den
${\cal C}^{\infty}$-Funktionen auf der Kugelschale 
wirkt das wie ein skalares Vielfaches des Laplace-Operators,
der den Funktionswert an einer Stelle vergleicht mit 
dem Durchschnitt der Funktionswerte in einer kleinen
Umgebung. Man "uberlege sich das f"ur einen Pol und 
folgert es aus der Drehinvarianz unseres
Operators f"ur jede Stelle.
Die isotypischen Komponenten von ${\cal C}^{\infty}(S^2)$ 
sind also die Eigenr"aume des Laplace-Operators.
Diese isotypischen Komponenten bestehen aus polynomialen 
Funktionen, da diese bereits dicht liegen
nach Stone-Weierstra"s etc.
Um die Nullgewichtsr"aume bez"uglich der infinitesimalen 
Rotation um die $z$-Achse in den
isotypischen Komponenten zu erhalten, m"ussen wir also auf 
die Basis $z^0,z^1,z^2, \ldots$
bez"uglich der Metrik 
\begin{displaymath}
\begin{array}{ccl}
\langle f,g \rangle &=& \int_{S^2} \overline{f(z)} g(z) dS\\
& =& \int^1_-1 \overline{f(z)} g (z) \frac{dz}{\sqrt{1-z^2}}
\end{array}
\end{displaymath}
die Gram-Schmid'sche Orthonormalisierung anwenden.
\emph{Gleiche ab mit \ref{KuFu}}.
\end{Bemerkung}
\begin{comment}
  \begin{Bemerkung}
Sei  $k$ irgendein K"orper und $E_{ij} \in \op{M}(n\times n,k)$ die Standardmatrix
mit einer 1 in der $i$-ten Zeile und $j$-ten Spalte und Nullen sonst.
Es gilt also $E_{ij}E_{kl} = \delta_{jk}E_{il}$ und $[E_{ij},E_{kl}]=
\delta_{jk}E_{il}-\delta_{li}E_{kj}$. Bezeichne im Folgenden $\partial_i$
die partielle Ableitung nach der Variablen $X_i$. 
 \end{Bemerkung}
\begin{Lemma}\label{GL}
Die lineare Abbildung
$$\begin{array}{cccc}
\rho : &\frak{g}\frak{l} (n,k) & \ra & 
\frak{g}\frak{l} (k[X_{1},\ldots , X_{n}])\\
&E_{ij} & \mapsto & X_{i}\partial_{j}
\end{array}$$
ist eine Darstellung von $\frak{g}\frak{l}(n,k)$ 
im Polynomring $k[X_{1},\ldots , X_{n}]$.
\end{Lemma}
\begin{Bemerkung}
Die Lie-Gruppe $\op{GL}(n,\Bbb{R})$ operiert in offensichtlicher
Weise auf $\Bbb{R}^{n}$ und dann auch auf dem Raum $\Bbb{R}
[X_{1}, \ldots , X_{n}]$ der polynomialen Funktionen auf dem
$\Bbb{R}^{n}$.
Unsere Formeln beschreiben im Fall $k =\Bbb{R}$ 
die Verkn"upfung des Liealgebrenautomorphismus 
$A\mapsto -A^\top$ mit dem Differential
dieser Operation.
\end{Bemerkung}
\begin{proof}[Beweis]
Man pr"ufe f"ur alle  $p\in k[X_{1},\ldots , X_{n}]$ 
die Formel $X_{i}\partial_{j}X_{k}\partial_{l}(p) =
\delta_{jk} X_{i}\partial_{l} (p) + X_{i}X_{k}\partial_{j}\partial_{l}(p)$.
Es folgt
$[X_{i}\partial_{j},X_{k}\partial_{l}] = 
\delta_{jk}X_{i}\partial_{l} - \delta_{li}
X_{k}\partial_{j}$.
\end{proof}
 \end{comment}

\begin{Bemerkung}
Die Notation $e,h,f$ f"ur die Standardbasis
der Liealgebra $\frak{sl}(2,\Bbb{C})$
wie wir sie oben eingef"uhrt hatten ist ein weit verbreiteter 
Standard. Manchmal hei"st $e$ ein \defind{Erzeugungsoperator} und
$f$ dual ein \defind{Vernichtungsoperator}. Eine andere 
gebr"auchliche Notation anstelle von $e,h,f$ ist $x,h,y$. 
\end{Bemerkung}



\begin{Ubung}\emph{Sp"ater}.
Jede endlichdimensionale Darstellung von $\frak{sl}(2,\Bbb{C})$ ist 
{\bf selbstdual},
als da hei"st isomorph zu ihrer kontragredienten Darstellung.
\end{Ubung}
\begin{Beispiel}
Sei $\frak{g}$ eine Liealgebra "uber dem K"orper $k$.  F"ur eine Linearform
 $\lambda\in \frak{g}^\ast$ auf $\frak{g}$
ist die Abbildung $\rho_\lambda: \frak{g}\ra \frak{g}\frak{l}(k)$, $X\mapsto \lambda(X)$ eine Darstellung genau dann,
wenn $\lambda$ auf dem von allen Kommutatoren $[x,y]$ erzeugten Untervektorraum
$[\frak{g}, \frak{g}] \subset \frak{g}$ verschwindet.
Wir bezeichnen diese Darstellung dann mit $k_\lambda$ und erhalten so eine
Bijektion
$$\begin{array}{ccc}
 (\frak{g}/[\frak{g},\frak{g}])^\ast&\overset{\sim}{\rightarrow}&\left\{\begin{array}{c}
\text{eindimensionale Darstellungen von $\frak{g}$,}\\
\text{bis auf
Isomorphismus}\end{array}
\right\}
 \\[4mm]
\lambda& \mapsto &  k_\lambda
\end{array}$$
Diejenigen 
Linearformen auf $\frak{g}$, die auf $[\frak{g},\frak{g}]$ verschwinden,
nennt man auch die {\bf Charaktere von} $\frak{g}$.
\index{Charakter!einer Liealgebra} Diese Bezeichnung wird jedoch auch
noch f"ur viele andere verwandte aber  verschiedene Konzepte benutzt.
\end{Beispiel}
\begin{Definition}
Ist $U\subset V$ eine Unterdarstellung, so gibt es genau eine Darstellung
von $\frak{g}$ auf $V/U$ derart, da"s $\op{can} : V\ra V/U$ 
ein Homomorphismus von
Darstellungen wird. Man nennt $V/U$ die \defind{Quotientendarstellung}.    
\end{Definition}


\begin{Bemerkung}
Nehmen wir hier speziell $W = k$ die Einsdarstellung, so
hei"st $V^{\ast} = \op{Hom}_{k} (V,k)$ die
\defnoind{kontragrediente 
Darstellung}\index{Darstellung!kontragradiente, von Liealgebra}
 zu $V$. Explizit wird die Operation von $\frak{g}$ auf
$V^{\ast}$ gegeben durch die Formel
$$ (xf) (v) = - f(x v) \quad \forall x \in \frak{g}, \;f\in V^{\ast},\; v
\in V$$
Offensichtlich ist dann die kanonische Abbildung $V \ra
(V^\ast)^\ast$ ein Homomorphismus von Darstellungen.
Nehmen wir umgekehrt $V =k$ die Einsdarstellung, so ist auch die
offensichtliche Abbildung $W \sira \op{Hom}_{k} (k, W)$ ein
Isomorphismus von Darstellungen.
\end{Bemerkung}
\begin{Ubung}
Ist $\lambda:\frak{g}\ra k$ eine eindimensionale Darstellung einer
Liealgebra $\frak{g}$, so wird die kontragrediente Darstellung
gegeben durch $-\lambda$, in Formeln $(k_\lambda)^\ast\cong k_{-\lambda}$.
\end{Ubung}


\subsection{Die adjungierte Darstellung}\label{ADJ}


\begin{Beispiel}
Die f"ur jede eingebettete Liegruppe 
in \ref{??} erkl"arte Abbildung $\op{Ad}:G\ra \op{Aut}(\op{Lie}G)$
ist eine Darstellung von $G$, genannt die 
\defnoind{adjungierte Darstellung}.\index{adjungiert!Darstellung!von Matrix-Liegruppe}\index{Darstellung!adjungierte!von Matrix-Liegruppe}
\end{Beispiel}
\begin{Definition}
F"ur jede Liealgebra $\frak{g}$ betrachtet man die Abbildung 
$$\begin{array}{rcl}
\op{ad} = \op{ad}_{\frak{g}}: \frak{g}& \ra & \op{End} \frak{g}\\
x & \mapsto & \op{ad} x = [x,\;]
\end{array}$$
Ausgeschrieben gilt also $(\op{ad} x)(y) = [x,y]$ f"ur alle $y \in \frak{g}$.
Die Jacobi-Identit"at zeigt, da"s wir so einen Homomorphismus von Liealgebren
$\op{ad} : \frak{g} \ra \frak{gl}  (\frak{g})$ erhalten.
Man nennt $(\frak{g},\op{ad})$  die 
\defnoind{adjungierte 
Darstellung}\index{Darstellung!adjungierte, von Liealgebra}
von $\frak{g}$.
\end{Definition}
\begin{Bemerkung}
Ist $\frak{g}$ die Liealgebra einer Liegruppe $G$, so ensteht 
die adjungierte Darstellung der Liealgebra durch Differenzieren
aus der adjungierten Darstellung der Liegruppe.
\end{Bemerkung}



\subsection{Liegruppen} 

\begin{Ubung}
Man zeige, da"s alle Elemente einer kompakten Untergruppe von 
$\op{GL} (n;\Bbb{C})$ diagonalisierbare Matrizen sind, deren s"amtliche
Eigenwerte Norm 1 haben.
\end{Ubung}


\begin{Beispiel}
$\Bbb{R}^{n}$ ist eine Lie-Gruppe mit der Addition als Verkn"upfung.
Dasselbe gilt f"ur jeden endlichdimensionalen reellen Vektorraum.
\end{Beispiel}

\begin{Beispiel}
Offene Teilmengen des $\Bbb{R}^{n}$ tragen stets 
in nat"urlicher Weise die Struktur einer
$\cal{C}^{\infty}$-Mannigfaltigkeit. Mit dieser Struktur ist
$G= \op{GL}(n,\Bbb{R}) \subset \Bbb{R}^{n^{2}}$ eine Lie-Gruppe.
Dasselbe gilt f"ur $G=\op{GL}(n,\Bbb{C}) \subset \Bbb{R}^{(2n)^{2}}$.
\end{Beispiel}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsection{M"archen: Lie-Gruppen und Liealgebren}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

\begin{Satz}[Ein-Parameter-Untergruppen]
Ist $G$ eine Liegruppe und $\op{T}_e G$ ihr Tangentialraum  im
neutralen Element $e\in G$,
so erhalten wir eine Bijektion
$$\begin{array}{ccl}
\left\{ \begin{array}{c} \mbox{Glatte Gruppenhomomorphismen}\\
\varphi :\Bbb{R} \ra G \end{array} \right\} & \overset{\sim}{\rightarrow}&
\op{T}_{e}G\\[4mm]
\varphi & \mapsto & \dot{\varphi} (0)
\end{array}$$
indem wir jedem glatten Gruppenhomomorphismus $\varphi : \Bbb{R} \ra G$ 
seine Geschwindigkeit $\dot{\varphi} (0)$ zum Zeitpunkt Null zuordnen.
\end{Satz}
\begin{Bemerkung}
Ein glatter Gruppenhomomorphismus $\varphi : \Bbb{R} \ra G$ hei"st
auch eine \defind{Ein-Parameter-Untergruppe} von $G$,  deshalb
der Name des Satzes.
\end{Bemerkung}

\begin{Beispiel}
\ref{AGH} bestimmt 
insbesondere die Ein-Parameter-Untergruppen der additiven
Gruppe eines endlichdimensionalen reellen Vektorraums.
\end{Beispiel}
\begin{Beispiel}
Die Abbildung
$$\begin{array}{ccl}
\Bbb{R} & \ra & \op{GL}(n,\Bbb{R})\\
t & \mapsto & \exp (tA) = 1 + tA + \frac{t^{2}A^{2}}{2 !} + \ldots
\end{array}$$
ist die Ein-Parameter-Untergruppe mit Geschwindigkeitsvektor $A$ zum
Zeitpunkt $t=0$, f"ur alle $A \in \op{M}(n\times n, \Bbb{R}) = 
\op{T}_{e} \op{GL}(n,\Bbb{R})$.
Analoges gilt f"ur $\op{GL} (n,\Bbb{C})$ und $\op{GL} (n,\Bbb{H})$.
\end{Beispiel}
\begin{Beispiel}
Der Tangentialraum an $S^{1}$ am neutralen Element $1$
ist die imagin"are Achse, $\op{T}_{1}S^{1} = \Bbb{R} \op{i}$.
Die Ein-Parameter-Untergruppen der $S^{1}$ sind die Abbildungen
$
\Bbb{R}  \ra S^{1}$,
$t  \mapsto  \exp (a\op{i}t)
$
mit $a \in \Bbb{R}$.
Ganz genauso geht es mit der Gruppe $S^{3}$. Wir haben als
Ein-Parameter-Untergruppen die Abbildungen
$$\begin{array}{ccl}
\Bbb{R} & \ra & S^{3}\\
t & \mapsto &\exp (tq)
\end{array}$$
f"ur $q$ rein imagin"ar, also $\overline{q} = -q$.
In der Tat folgt aus $\overline{q} =-q$ schon
$$\begin{array}{ccl}
\| \exp (tq)\|^{2} & = & \exp (tq) \cdot \overline{\exp (tq)}\\
                                 & = & \exp (tq)\cdot \exp (t\overline{q})\\
                                 &=& \exp (tq) \exp (-tq)\\
                                 &=&1
\end{array}$$
\end{Beispiel}


\begin{Definition}
Die Liealgebra $\op{Lie} G$ der Lie-Gruppe $G$ ist der Vektorraum $\op{T}_{e}G$ mit
der Lie-Klammer
$$[A,B]=\lim_{t\ra 0} \frac{1}{t^{2}}
\left(\varphi_{A}(t)\varphi_{B}(t) -\varphi_{B}
(t) \varphi_{A}(t) \right),$$
wobei die Differenz 
nat"urlich nur in einer Karte um das neutrale Element
gebildet werden kann als ein Element des den Definitionsbereich
der Karte umfassenden Vektorraums,
der Grenzwert unter der kanonischen Identifikation dieses 
Vektorraums mit dem Tangentialraum am neutralen Element  
jedoch unabh"angig
ist von der Karte.
\end{Definition}


\begin{Ubung}
Man zeige, da"s die Exponentialabbildung im Fall der Gruppe aller
oberen Dreiecksmatrizen mit Einsen auf der Diagonale ein
Diffeomorphismus ist. Hinweis: Die Logarithmusreihe liefert eine
inverse Abbildung.
\end{Ubung}

\begin{Bemerkung}
Man pr"uft leicht, da"s $\frak{g}=\op{End}V$ 
mit der Lie-Klammer $[X,Y]=XY-YX$ zu einer reellen
Liealgebra wird. Unter der Liealgebra $$\op{Lie} G$$ 
unserer abgeschlossenen Untergruppe 
$G\As\op{Aut}V$ verstehen wir den Vektorraum $\op{T}_{e}G$ mit
der induzierten Lie-Klammer. Um die Bedeutung des Konzepts 
einer Liealgebra zu erkl"aren, gebe ich ohne Beweis 
und sogar ohne vollst"andige Definitionen zwei
grundlegende S"atze an. Wir notieren die Kategorie der Liegruppen mit 
$\op{Lgrp}$ und die Kategorie der Liealgebren "uber einem
K"orper $k$ mit $\op{Lalg}_{k}$.
\end{Bemerkung}










%%% Local Variables: 
%%% mode: latex
%%% TeX-master: "AATOTAL"
%%% TeX-master: "AATOTAL"
%%% End: 
