Пусть A – ассоциативная C-алгебра с единицей 1 и M – некоторое C-линейное пространство, dimM⩾1.
Определение 1. Циклической фробениусовой алгеброй (CF-алгеброй) A называется алгебра A с C-билинейной кососимметрической формой Φ(⋅,⋅):A⊗CA→M такой, что Φ(A,BC)+Φ(B,CA)+Φ(C,AB)=0, A,B,C∈A.
Примеры: 1) M=A и Φ(A,B)=AB−BA=[A,B]; 2) A – коммутативная алгебра со скобкой Пуассона {⋅,⋅}, M=A и Φ(A,B)={A,B}; 3) CF-алгебры, у которых M – поле, получаются из конструкций алгебр в [1], [5].
Введем C-линейное подпространство Span⊂A, натянутое на все коммутаторы [A,B]∈A, и проекцию π:A→A/Span. Положим A≈B, если A−B∈Span.
Лемма 1. Пусть φ(⋅,⋅):A⊗A→A – C-билинейная кососимметрическая форма и φ(A,BC)≈φ(A,B)C+Bφ(A,C). Тогда A – CF-алгебра с M=A/Span и Φ=πφ.
Положим K={B∈A:Φ(A,B)=0 для всех A∈A}. Из определения 1 следует, что K – подкольцо в A, 1∈K и Φ(A,bC)=Φ(Ab,C) для всех A,C∈A и b∈K.
Пусть A=C⟨u0,u1,…⟩=⨁∞k=0Ak – свободная ассоциативная градуированная алгебра с оператором дифференцирования D, |uk|=k+2, D(uk)=uk+1, k=0,1,… . Введем алгебру AD={A=∑i⩽maiDi,am≠0,m∈Z,ai∈A|am|+m−i}, где [D,uk]=uk+1, [D−1,uk]=∑i⩾1(−1)iuk+iD−i−1. Пусть A++A−=A∈AD, где A+=∑0⩽i⩽maiDi при m⩾0 и A+=0 при m<0. Имеем res[D,A]=D(resA), где resA=a−1. Введем однородную C-билинейную кососимметрическую форму σ(⋅,⋅):AD⊗AD→A, |σ(A,B)|=|A|+|B|, полагая
Доказательство следует из приведенных выше конструкций (ср. с [2]–[6]).
Следуя [3], для N∈N положим F2N+2(u)=ρ2N+2+∑N−1k=0α2(N−k+1)ρ2k, где ρ0=1 и α4,…,α2N+2 – свободные параметры. Уравнение F2N+2(u)=0 называется N-уравнением Новикова. Пусть J(F) – двусторонний D-дифференциальный идеал в A, порожденный полиномом F2N+2(u). Так как 22k+1ρ2k+2=u2k+f(u2k−2,…,u) и uk+1=Dk(u), то на факторалгебре A/J(F)=C⟨u,…,u2N−1⟩ иерархия КдФ (см. теорему 2) сводится к N-иерархии Новикова, где первая система представляет N-уравнение Новикова в виде D(uk)=uk+1 для 0⩽k<2N−1, D(u2N−1)=−f(u2k−2,…,u). В [3] показано, что в терминах формы Φ (см. теорему 1) полиномы
задают первые интегралы ˆH2n+1,2N+1=π(H2n+1,2N+1) иерархии.
Теорема 3. В квантовом случае N-иерархия Новикова (см. [3]) записывается в виде совместных систем уравнений Гейзенберга. Полиномы (1) являются квантовыми коммутирующими гамильтонианами иерархии, самосопряженными в случае, если значения параметров α4,…,α2N+2 вещественные.
Мы благодарим С. П. Новикова и В. Н. Рубцова за стимулирующие обсуждения результатов этой заметки.
Список литературы
1.
M. Aguiar, J. Algebra, 244:2 (2001), 492–532
2.
В. М. Бухштабер, А. В. Михайлов, УМН, 76:4(460) (2021), 37–104
3.
V. M. Buchstaber, A. V. Mikhailov, KdV hierarchies and quantum Novikov's equations, 2021, 21 pp., arXiv: 2109.06357
4.
И. М. Гельфанд, Л. А. Дикий, УМН, 30:5(185) (1975), 67–100
5.
А. В. Одесский, В. Н. Рубцов, В. В. Соколов, ТМФ, 171:1 (2012), 26–32
6.
V. Sokolov, Algebraic structures in integrability, World Sci. Publ., Hackensack, NJ, 2020, xviii+327 pp.
Образец цитирования:
В. М. Бухштабер, А. В. Михайлов, “Циклические фробениусовы алгебры”, УМН, 78:1(469) (2023), 207–208; Russian Math. Surveys, 78:1 (2023), 205–207