1.2 Álgebras nilpotentes 58
comutação para A
n
i
B, todos os termos aplicados a v se anulam. De fato, como ou np > q
ou p > k temos ou ad(A)
np
B = 0 ou A
p
i
v = 0. Como A
n
i
B =
P
n
p=0
n
p
(ad
e
(A)
np
B)A
p
tem-se que A
n
i
Bv = 0 e então Bv 2 V
i
. Portanto, V
i
é B-invariante.
Reciprocamente, como a restrição de A
i
a V
i
é nilpotente, tem-se p ela Proposição 1:56
que ad(A
i
) é nilpotente, ou seja, existe q
i
tal que ad(A
i
)
q
i
B
i
= 0, onde B
i
é a restrição de
B a V
i
: Dessa forma, mostramos que, para algum q, ad(A)
q
B = 0.
Esta proposição permite decompor o espaço de uma representação em auto-espaços
generalizados, conforme foi feito acima, com o re…namento de que eles são auto-espaços
simultâneos para todos os elementos da álgebra. De fato, seja g uma álgebra de Lie
nilpotente e uma representação …nita de g em V . Como g é nilpotente, dados X; Y
em g temos que ad(X)
q
(Y ) = 0 para algum q 1. Aplicando a esta igualdade temos,
ad((X))
q
(Y ) = 0 para algum q 1. Tomando o corpo de escalares algebricamente
fechado, pela proposição acima segue que (Y )V
i
V
i
. Logo …xando X 2 g considere-
mos a decomposição primária de V por (X)
V = V
1
V
s
:
Como cada V
i
é invariante por (Y ) para todo Y 2 g, tem-se que esses subespaços são
g-invariantes e como tal, g se representa em cada um deles.. Podemos tomar então a
decomposição primária de V
i
em relação as restrições de (Y ); com Y em g. Agora, se
para todo Y em g com i = 1; : : : ; s, a decomposição primária de (Y ) em V
i
se constitui
de um único elemento, então cada V
i
é um auto-espaço generalizado das correspondentes
restrições de (Y ), para todo Y em g. Isso signi…ca que, dado Y em g com i = 1; : : : ; s
existe um autovalor
i
(Y ) para (Y ) tal que V
i
está contido no auto-espaço generalizado
associado a
i
(Y ), ou seja, ((Y )
i
(Y ))
k
v = 0 para algum k 1, se v está em V
i
.
Por outro lado, se algum V
i
se decompõe por algum (Y ), podemos tomar uma nova
decomposição de V e repetir o argumento. Como a dimensão dos subespaços diminuem,
obtemos por indução, uma decomposição em subespaços g-invariantes,
V = W
1
W
t
,
tal que para todo Y em g com i = 1; : : : ; t existe
i
(Y ) autovalor de (Y ) com
((Y )
i
(Y ))
k
v = 0 para algum k 1, se v 2 W
i
: