■四元数と八元数(その8)
八元数:
a0+a1e1+a2e2+a3e3+a4e4+a5e5+a6e6+a7e7
ei^2=−1
について補足しておきます.
[参]一松信「数の世界」丸善
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[1]e1,e2,e4は四元数のi,j,kに対応し,
a0+a1e1+a2e2+a4e4
が四元数と同じ積を与えると定義する.したがって,この範囲では交換法則は成立しないが,結合法則は成立する.
[2]第4の要素e3を導入し,
e1e3=e7,e2e3=e5,e3e4=e6
e3e1=−e7,e3e2=−e5,e4e3=−e6
と定義する.
[3]これにより,eiejekの積により結合法則(eiej)ek=ei(ejek)が成立するのは
<i,j,k>=<l,l+1,l+3> (mod7)
e8=e1,e9=e2,e10=e3,・・・と解釈する
とそれを入れ替えた7・6=42組に限られる.
[4]それ以外の210−42=168組では反結合法則(eiej)ek=−ei(ejek)が成立する.
[5]すなわち,結合法則は一般的には成り立たないが,限られた範囲では成立するのである.
ξ,ξ^-1の間の積は結合的で,ξ^nは一意に定まる.
ξ^2η=ξ(ξη),ξη^2=(ξη)η
[6]モウファンの法則(準結合法則)が成り立つ.
(ξη)(ιξ)=(ξ(ηι))ξ=ξ((ηι)ξ)
(ξη)ξ=ξ(ηξ)
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X=R,C,H,Oとして,
X+iX (ディクソンの倍加代数)
を構成して,フルヴィッツは十六元数は存在しないことを示した.
このことを逆に見ると
R→C:順序関係を捨てる
C→H:乗法の交換法則を捨てる
H→O:乗法の結合法則を捨てる
という犠牲が避けられないことが理解される.
もう捨て去るものは何もなく,四則演算が可能な数体系は八元数で終点なのである.
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