Polytopes in Representation Theory

有限群 \(G\) の有限次元実ベクトル空間 \(V\) 上の 表現があると, \(V\) の点 \(x_{0}\) を選び, \(G\) を \(x_{0}\) に作用させてできる点の convex hull を取ることにより凸多面体ができる。 このような多面体は, Dutour Sikirić と Ellis の [DE09] では orbit polytope と呼ばれている。Permutation representation の場合は, permutation polytope [Bau+09] と呼ばれるようである。

  • orbit polytope
  • permutation polytope

具体的に頂点を指定して定義される多面体として, cyclic polytope がある。 古くから調べられているものであるが, その単体分割と higher Auslander-Reiten theory との関係が Oppermann と Thomas [OT12] により発見された。

最近は, その lattice point が highest weight representation を parametrize するような様々な rational polytope表現論で使われている。 代表的なものは Gel\('\)fand-Tsetlin polytope であるが, 文献によって Gel\('\)fand-Zetlin とか Gel\('\)fand-Tsetlin とか書かれているのでややこしい。

  • Gelfand-Tsetlin polytope [GC50]

Steinert [Ste22] の Introduction にこの手の多面体が色々挙げられている。

  • Feigin-Fourier-Littlemann-Vinberg (FFLV) polytope [FFL11]
  • string polytope [Lit98; Ste22]
  • \(\mathrm {Sp}_{2n}\)-polytope [Žel73]
  • Nakashima-Zelevinsky string polytope [NZ97]
  • Lusztig’s polytope [Lus90]
  • Gornitski’s polytope [Gor19]

他に表現論に関係した多面体として以下のようなものがある。

  • Mirkovic-Vilonen polytope [And03]
  • pseudo-Weyl polytope [Kam10]
  • Khovanov-Lauda-Rouquier polytope [TW16]

References

[And03]

Jared E. Anderson. “A polytope calculus for semisimple groups”. In: Duke Math. J. 116.3 (2003), pp. 567–588. arXiv: math/0110225. url: http://dx.doi.org/10.1215/S0012-7094-03-11636-1.

[Bau+09]

Barbara Baumeister, Christian Haase, Benjamin Nill, and Andreas Paffenholz. “On permutation polytopes”. In: Adv. Math. 222.2 (2009), pp. 431–452. arXiv: 0709.1615. url: https://doi.org/10.1016/j.aim.2009.05.003.

[DE09]

Mathieu Dutour Sikirić and Graham Ellis. “Wythoff polytopes and low-dimensional homology of Mathieu groups”. In: J. Algebra 322.11 (2009), pp. 4143–4150. arXiv: 0812.4291. url: https://doi.org/10.1016/j.jalgebra.2009.09.031.

[FFL11]

Evgeny Feigin, Ghislain Fourier, and Peter Littelmann. “PBW filtration and bases for symplectic Lie algebras”. In: Int. Math. Res. Not. IMRN 24 (2011), pp. 5760–5784. arXiv: 1010.2321. url: https://doi.org/10.1093/imrn/rnr014.

[GC50]

I. M. Gel\('\)fand and M. L. Cetlin. “Finite-dimensional representations of the group of unimodular matrices”. In: Doklady Akad. Nauk SSSR (N.S.) 71 (1950), pp. 825–828.

[Gor19]

Andrei A. Gornitskii. “Essential signatures and monomial bases for \(B_n\) and \(D_n\)”. In: J. Lie Theory 29.1 (2019), pp. 277–302. arXiv: 1611.07381.

[Kam10]

Joel Kamnitzer. “Mirković-Vilonen cycles and polytopes”. In: Ann. of Math. (2) 171.1 (2010), pp. 245–294. arXiv: math/0501365. url: http://dx.doi.org/10.4007/annals.2010.171.245.

[Lit98]

P. Littelmann. “Cones, crystals, and patterns”. In: Transform. Groups 3.2 (1998), pp. 145–179. url: http://dx.doi.org/10.1007/BF01236431.

[Lus90]

G. Lusztig. “Canonical bases arising from quantized enveloping algebras”. In: J. Amer. Math. Soc. 3.2 (1990), pp. 447–498. url: http://dx.doi.org/10.2307/1990961.

[NZ97]

Toshiki Nakashima and Andrei Zelevinsky. “Polyhedral realizations of crystal bases for quantized Kac-Moody algebras”. In: Adv. Math. 131.1 (1997), pp. 253–278. url: https://doi.org/10.1006/aima.1997.1670.

[OT12]

Steffen Oppermann and Hugh Thomas. “Higher-dimensional cluster combinatorics and representation theory”. In: J. Eur. Math. Soc. (JEMS) 14.6 (2012), pp. 1679–1737. arXiv: 1001.5437. url: https://doi.org/10.4171/JEMS/345.

[Ste22]

Christian Steinert. “A diagrammatic approach to string polytopes”. In: Algebr. Comb. 5.1 (2022), pp. 63–91. arXiv: 2011.12003. url: https://doi.org/10.5802/alco.196.

[TW16]

Peter Tingley and Ben Webster. “Mirković-Vilonen polytopes and Khovanov-Lauda-Rouquier algebras”. In: Compos. Math. 152.8 (2016), pp. 1648–1696. arXiv: 1210.6921. url: https://doi.org/10.1112/S0010437X16007338.

[Žel73]

D. P. Želobenko. Compact Lie groups and their representations. Translations of Mathematical Monographs, Vol. 40. Translated from the Russian by Israel Program for Scientific Translations. American Mathematical Society, Providence, R.I., 1973, pp. viii+448.