Anforderungen  |   Konzepte  |   Entwurf  |   Entwicklung  |   Qualitätssicherung  |   Lebenszyklus  |   Steuerung
 
 
 
 


Quelle  algliess.gi   Sprache: unbekannt

 
#############################################################################
##
##  This file is part of GAP, a system for computational discrete algebra.
##  This file's authors include Willem de Graaf.
##
##  Copyright of GAP belongs to its developers, whose names are too numerous
##  to list here. Please refer to the COPYRIGHT file for details.
##
##  SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
##
##  This file contains functions to construct semisimple Lie algebras of type
##  $A_n$, $B_n$, $C_n$, $D_n$, $E_6$, $E_7$, $E_8$, $F_4$, $G_2$,
##  as s.c. algebras. Also there are the restricted Lie algebras
##  of types W,H,K,S.
##
##  The algorithm used for types $A-G$ is the one described in
##  Kac, Infinite Dimensional Lie Algebras, and de Graaf, Lie Algebras:
##  Theory and Algorithms.
##
##


##############################################################################
##
#F  AddendumSCTable( <T>, <i>, <j>, <k>, <val> )
##
##  This function adds the structure constant c_{ij}^k to the table 'T'.
##  If 'T[i][j]' contains already some constants, then 'k' and 'val' have
##  to be inserted at the right position.
##
BindGlobal( "AddendumSCTable", function( T, i, j, k, val )

    local pos,m,r,inds,cfs;

    pos:= Position( T[i][j][1], k );
    if pos = fail then
      if T[i][j][1] = [] then

        SetEntrySCTable( T, i, j, [ val, k ] );

      else

        m:=T[i][j][1][1];
        r:=1;
        inds:=[];
        cfs:=[];
        while m<k do
          Add(inds,m);
          Add(cfs,T[i][j][2][r]);
          r:=r+1;
          if r > Length(T[i][j][1]) then
            m:= k;
          else
            m:= T[i][j][1][r];
          fi;
        od;
        Add(inds,k);
        Add(cfs,val);
        while r <= Length(T[i][j][1]) do
          Add(inds,T[i][j][1][r]);
          Add(cfs,T[i][j][2][r]);
          r:=r+1;
        od;
        T[i][j]:= [inds,cfs];
        T[j][i]:= [inds,-cfs];

      fi;

    else

      cfs:= ShallowCopy( T[i][j][2] );
      cfs[pos]:= cfs[pos]+val;
      T[i][j]:= [T[i][j][1], cfs];
      cfs:= ShallowCopy( T[j][i][2] );
      cfs[pos]:= cfs[pos]-val;
      T[j][i]:= [T[j][i][1], cfs];

    fi;
end );



BindGlobal( "SimpleLieAlgebraTypeA_G", function( type, n, F )

    local T,               # The table of the Lie algebra constructed.
          i,j,k,l,         # Loop variables.
          lst,             # A list.
          R,               # Positive roots
          cc,              # List of coefficients.
          lenR,            # length of 'R'
          Rij,             # The sum of two roots from 'R'.
          eps,             # The so-called "epsilon"-function.
          epsmat,          # A matrix used to calculate the eps-function.
          dim,             # The dimension of the Lie algebra.
          C,               # Cartan matrix
          L,               # Lie algebra, result
          vectors,         # vectors spanning a Cartan subalgebra
          CSA,             # List of indices of the basis vectors of a Cartan
                           # subalgebra.
          e,
          inds,            # List of indices.
          r,r1,r2,         # Roots.
          roots,           # List of roots.
          primes,          # List of lists of corresponding roots.
          B,               # Basis of a vector space.
          cfs,             # List of coefficient lists.
          d,               # Order of the diagram automorphism.
          found,           # Boolean.
          a,
          q,
          perm,            # Permutation representing the diagram automorphism.
          shorts,
          posR,            # Positive roots.
          CartanMatrixToPositiveRoots; # Function for determining the
                                       # positive roots.


    CartanMatrixToPositiveRoots:= function( C )

        local   rank,  posr,  ready,  ind,  le,  i,  a,  j,  ej,  r,  b,
                q;

        rank:= Length( C );

        # `posr' will be a list of the positive roots. We start with the
        # simple roots, which are simply unit vectors.

        posr:= IdentityMat( rank );

        ready:= false;
        ind:= 1;
        le:= rank;
        while ind <= le  do

            # We loop over those elements of `posR' that have been found in
            # the previous round, i.e., those at positions ranging from
            # `ind' to `le'.

            le:= Length( posr );
            for i in [ind..le] do
                a:= posr[i];

                # We determine whether a+ej is a root (where ej is the j-th
                # simple root.
                for j in [1..rank] do
                    ej:= posr[j];

                    # We determine the maximum number `r' such that a-r*ej is
                    # a root.
                    r:= -1;
                    b:= ShallowCopy( a );
                    while b in posr do
                        b:= b-ej;
                        r:=r+1;
                    od;
                    q:= r-LinearCombination( TransposedMat( C )[j], a );
                    if q>0 and (not a+ej in posr ) then
                        Add( posr, a+ej );
                    fi;
                od;
            od;
            ind:= le+1;
            le:= Length( posr );
        od;

        return posr;
    end;


    # The following function is the so-called epsilon function.
    eps:= function( a, b, epm )
        local rk;

        rk:= Length( epm );
        return Product( [1..rk],i ->
                       Product( [1..rk], j ->
                               epm[i][j] ^ ( a[i]*b[j] ) ) );
    end;

    if type in [ "A", "D", "E" ] then

        # We are in the simply-laced case. Here we construct the root
        # system and the matrix of the epsilon function. Then we can
        # fill the multiplication table directly.

        C:= 2*IdentityMat( n );
        if type = "A" then
            for i in [1..n-1] do
                C[i][i+1]:= -1;
                C[i+1][i]:= -1;
            od;
        elif type = "D" then
            if n < 4 then
                Error("<n> must be >= 4");
            fi;
            for i in [1..n-2] do
                C[i][i+1]:= -1;
                C[i+1][i]:= -1;
            od;
            C[n-2][n]:=-1;
            C[n][n-2]:= -1;
        else

            C:= [
                 [ 2, 0, -1, 0, 0, 0, 0, 0 ], [ 0, 2, 0, -1, 0, 0, 0, 0 ],
                 [ -1, 0, 2, -1, 0, 0, 0, 0 ], [ 0, -1, -1, 2, -1, 0, 0, 0 ],
                 [ 0, 0, 0, -1, 2, -1, 0, 0 ], [ 0, 0, 0, 0, -1, 2, -1, 0 ],
                 [ 0, 0, 0, 0, 0, -1, 2, -1 ], [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, -1, 2 ] ];

            if n = 6 then
                C:= C{ [ 1 .. 6 ] }{ [ 1 .. 6 ] };
            elif n = 7 then
                C:= C{ [ 1 .. 7 ] }{ [ 1 .. 7 ] };
            elif n < 6 or 8 < n then
                Error( "<n> must be one of 6, 7, 8" );
            fi;
        fi;
        R:= CartanMatrixToPositiveRoots( C );


        # We conctruct `epsmat', which satisfies
        #                  /
        #                 |-1 if i=j,
        #  epsmat[i][j] = |-1 if i and j are connected, and i>j
        #                 | 1 if i and j are not connected or i<j.
        #                  \
        # (where `connected' means connected in the Dynkin diagram.

        epsmat:= [];
        for i in [ 1 .. n ] do
            epsmat[i]:= [];
            for j in [ 1 .. i-1 ] do
                epsmat[i][j]:= 1;
            od;
            epsmat[i][i]:= -1;
            for j in [ i+1 .. n ] do
                epsmat[i][j]:= (-1)^C[i][j];
            od;
        od;

        lenR:= Length( R );
        dim:= 2*lenR + n;

        posR:= List( R, r -> Zero(F)*r );

        # Initialize the s.c. table
        T:= EmptySCTable( dim, Zero(F), "antisymmetric" );

        lst:= [ 1 .. n ] + 2 * lenR;

        for i in [1..lenR] do
            for j in [i..lenR] do
                Rij:= R[i]+R[j];
                if Rij in R then
                    k:= Position(R,Rij);
                    e:= eps(R[i],R[j],epsmat)*One(F);
                    SetEntrySCTable( T, i, j, [ e, k ] );
                    SetEntrySCTable( T, i+lenR, j+lenR, [ -e, k+lenR ] );
                fi;
                if i = j and T[i][j+lenR] = [[],[]] then
                    # We form the product x_{\alpha_i}*x_{-\alpha_i}, which
                    # will be an element of the Cartan subalgebra.

                    inds:= Filtered( [1..n], x -> R[i][x] <> 0 );
                    T[i][j+lenR]:= [ lst{inds}, R[i]{inds}*One(F) ];
                    T[j+lenR][i]:= [ lst{inds}, -R[i]{inds}*One(F) ];
                fi;
            od;
        od;
        for i in [1..lenR] do
            for j in [1..lenR] do
                Rij:= R[i]-R[j];
                if Rij in R then
                    k:= Position(R,Rij);
                    SetEntrySCTable( T, i, j+lenR,
                            [-One(F)*eps(R[i],-R[j],epsmat),k] );
                elif -Rij in R then
                    k:= Position(R,-Rij);
                    SetEntrySCTable( T, i, j+lenR,
                            [One(F)*eps(R[i],-R[j],epsmat),k+lenR] );
                fi;
            od;
            for j in [1..n] do

                # We take care of the comutation relations of the form
                # [h_j,x_{\beta_i}]= < \beta_i, \alpha_j > x_{\beta_i}.
                cc:= LinearCombination( R[i], C[j] );
                if cc <> 0*cc then

                    posR[i][j]:= One(F)*cc;

                    T[2*lenR+j][i]:=[[i],[One(F)*cc]];
                    T[i][2*lenR+j]:=[[i],[-One(F)*cc]];
                    T[2*lenR+j][i+lenR]:=[[i+lenR],[-One(F)*cc]];
                    T[i+lenR][2*lenR+j]:=[[i+lenR],[One(F)*cc]];
                fi;
            od;
        od;

        L:= LieAlgebraByStructureConstants( F, T );

        # A Cartan subalgebra is spanned by the last 'n' basis elements.
        CSA:= [ dim-n+1 .. dim ];
        vectors:= BasisVectors( CanonicalBasis( L ) ){ CSA };
        SetCartanSubalgebra( L, SubalgebraNC( L, vectors, "basis" ) );
        SetIsRestrictedLieAlgebra( L, Characteristic( F ) > 0 );

    elif type in [ "B", "C", "F", "G" ] then

        # Now we are in the non simply laced case. In each case we construct
        # a simply laced root system, which has a diagram automorphism.
        # We take an epsilon function which is invariant under the diagram
        # automorphism. Furthermore, the permutation `perm' will represent
        # the diagram aotomorphism as acting on the roots (so that
        # Permuted( r, perm ) is the result of applying the diagram
        # automorphism to the root r).

        if type = "B" then

            # In this case we construct D_{n+1}.
            if n <= 1 then
                Error( "<n> must be >= 2");
            fi;
            C:= 2*IdentityMat( n+1 );
            for i in [1..n-1] do
                C[i][i+1]:= -1;
                C[i+1][i]:= -1;
            od;
            C[n-1][n+1]:=-1;
            C[n+1][n-1]:= -1;
            R:= CartanMatrixToPositiveRoots( C );

            epsmat:= NullMat( n+1, n+1 ) + 1;
            for i in [ 1 .. n-1 ] do
                epsmat[i+1][i]:= -1;
                epsmat[i][i]:= -1;
            od;
            epsmat[n+1][n-1]:= -1;
            epsmat[n][n]:= -1;
            epsmat[n+1][n+1]:= -1;

            perm:= (n,n+1);
            d:= 2;

        elif type = "C" then

            # In this case we construct A_{2n-1}.
            if n < 2 then
                Error( "<n> must be >= 3");
            fi;
            C:= 2*IdentityMat( 2*n-1 );
            for i in [1..2*n-2] do
                C[i][i+1]:= -1;
                C[i+1][i]:= -1;
            od;
            R:= CartanMatrixToPositiveRoots( C );

            epsmat:= NullMat( 2*n-1, 2*n-1 ) + 1;
            for i in [ 1 .. n-1 ] do
                epsmat[i][i+1]:= -1;
                epsmat[i][i]:= -1;
            od;
            for i in [n..2*n-2] do
                epsmat[i+1][i]:= -1;
                epsmat[i][i]:= -1;
            od;
            epsmat[2*n-1][2*n-1]:= -1;

            perm:= ();
            for i in [1..n-1] do
                perm:= perm*(i,2*n-i);
            od;
            d:= 2;

        elif type = "F" then

            # In this case we construct E_6.
            if n <> 4 then
                Error( "<n> must be equal to 4");
            fi;

            C:= IdentityMat( 6 );
            C[1][3]:=-1; C[2][4]:=-1; C[3][4]:=-1; C[4][5]:=-1; C[5][6]:=-1;
            C:= C+TransposedMat( C );
            R:= CartanMatrixToPositiveRoots( C );

            epsmat:= NullMat( 6, 6 ) + 1;
            for i in [1..6] do epsmat[i][i]:= -1; od;
            epsmat[1][3]:=-1; epsmat[3][4]:=-1; epsmat[5][4]:=-1;
            epsmat[6][5]:=-1; epsmat[2][4]:=-1;

            perm:= (1,6)*(3,5);
            d:= 2;

        elif type = "G" then

            # In this case we conctruct D_4.
            if n <> 2 then
                Error( "<n> must be equal to 2");
            fi;

            C:= IdentityMat( 4 );
            C[1][2]:=-1; C[2][3]:=-1; C[2][4]:=-1;
            C:= C+TransposedMat( C );
            R:= CartanMatrixToPositiveRoots( C );

            epsmat:= NullMat( 4, 4 ) + 1;
            for i in [1..4] do epsmat[i][i]:= -1; od;
            epsmat[1][2]:=-1; epsmat[4][2]:=-1; epsmat[3][2]:=-1;

            perm:= (1,3,4);
            d:= 3;

        fi;

        # Now `roots' will be the list of positive roots of the resulting Lie
        # algebra. They are formed from the roots in `R' by applying the
        # diagram automorphism. If a r\in R is invariant under the
        # automorphism, then it is added to `roots' (and its prime is
        # the root itself). Otherwise we add \frac{1}{d}(r+\phi(r)+\cdots
        # + \phi^{d-1}(r)), where \phi is the diagram automorphism.
        # In this case the prime of the root are all \phi^i(r).

        if d = 2 then

            roots:= [ ];
            primes:= [ ];
            for r in R do
                r1:= Permuted( r, perm );
                if r = r1 then
                    Add( roots, r );
                    Add( primes, [ r ] );
                else
                    if not (r+r1)/2 in roots then
                        Add( roots, (r+r1)/2 );
                        Add( primes, [ r, r1 ] );
                    fi;
                fi;
            od;

            B:= Basis( VectorSpace( Rationals, roots{[1..n]} ),roots{[1..n]});
            cfs:= List( roots, x -> Coefficients( B, x ) );

        elif d = 3 then
            roots:= [ ];
            primes:= [ ];
            for r in R do
                r1:= Permuted( r, perm );
                if r = r1 then
                    Add( roots, r );
                    Add( primes, [ r ] );
                else
                    r2:= (r+r1+Permuted(r1,perm))/3;
                    if not r2 in roots then
                        Add( roots, r2 );
                        Add( primes, [ r, r1, Permuted( r1, perm ) ] );
                    fi;
                fi;
            od;

            B:= Basis( VectorSpace( Rationals, roots{[1..n]} ),roots{[1..n]});
            cfs:= List( roots, x -> Coefficients( B, x ) );
        fi;

        # `shorts' will be a list of indices indicating where the
        # short simple roots are. The coefficients on those places
        # in `cfs' need to be divided by `d'.

        shorts:= Filtered( [1..n], ii -> Length( primes[ii] ) > 1 );
        for i in [1..Length(cfs)] do
            for j in shorts do
                cfs[i][j]:= cfs[i][j]/d;
            od;
        od;

        Append( R, -R );
        lenR:= Length( roots );
        dim:= 2*lenR + n;

        posR:= List( [1..lenR], ii -> List( [1..n], jj -> Zero( F ) ) );

        # Initialize the s.c. table
        T:= EmptySCTable( dim, Zero(F), "antisymmetric" );

        lst:= [ 1 .. n ] + 2 * lenR;

        for i in [1..lenR] do
            for j in [i..lenR] do
                Rij:= roots[i]+roots[j];
                if Rij in roots then

                    # We look for `r' in `primes[i]' and `r1' in `primes[j]'
                    # such that `r+r1' lies in `R'.
                    found:= false;
                    for k in [1..Length(primes[i])] do
                        if found then break; fi;
                        r:= primes[i][k];
                        for l in [1..Length(primes[j])] do
                            r1:= primes[j][l];
                            if r+r1 in R then
                                found := true; break;
                            fi;
                        od;
                    od;

                    # `q' will be the maximal integer such that `roots[i]-
                    # roots[j]' is a root.

                    k:= Position( roots, Rij );
                    q:=0; a:= roots[i] - roots[j];
                    while a in roots or -a in roots do
                        q:=q+1;
                        a:= a-roots[j];
                    od;

                    e:= eps(r,r1,epsmat)*(q+1)*One(F);
                    SetEntrySCTable( T, i, j, [ e, k ] );
                    SetEntrySCTable( T, i+lenR, j+lenR, [ -e, k+lenR ] );
                fi;
                if i = j and T[i][j+lenR] = [[],[]] then
                    # We form the product x_{\alpha_i}*x_{-\alpha_i}, which
                    # will be an element of the Cartan subalgebra.

                    inds:= Filtered( [1..n], x -> cfs[i][x] <> 0 );
                    if Length( primes[i] ) = 1 then
                        T[i][j+lenR]:= [ lst{inds}, cfs[i]{inds}*One(F) ];
                        T[j+lenR][i]:= [ lst{inds}, -cfs[i]{inds}*One(F) ];
                    else
                        T[i][j+lenR]:= [ lst{inds}, cfs[i]{inds}*d*One(F) ];
                        T[j+lenR][i]:= [ lst{inds}, -cfs[i]{inds}*d*One(F) ];
                    fi;
                fi;
            od;
        od;
        for i in [1..lenR] do
            for j in [1..lenR] do
                Rij:= roots[i]-roots[j];
                if Rij in roots then

                    found:= false;
                    for k in [1..Length(primes[i])] do
                        if found then break; fi;
                        r:= primes[i][k];
                        for l in [1..Length(primes[j])] do
                            r1:= primes[j][l];
                            if r-r1 in R then
                                found := true; break;
                            fi;
                        od;
                    od;

                    k:= Position( roots, Rij );
                    q:=0; a:= roots[i] + roots[j];
                    while a in roots or -a in roots do
                        q:=q+1;
                        a:= a+roots[j];
                    od;

                    SetEntrySCTable( T, i, j+lenR,
                            [-One(F)*(q+1)*eps(r,-r1,epsmat),k] );

                elif -Rij in roots then

                    found:= false;
                    for k in [1..Length(primes[i])] do
                        if found then break; fi;
                        r:= primes[i][k];
                        for l in [1..Length(primes[j])] do
                            r1:= primes[j][l];
                            if r-r1 in R then
                                found := true; break;
                            fi;
                        od;
                    od;

                    k:= Position( roots, -Rij );
                    q:=0; a:= roots[i] + roots[j];
                    while a in roots or -a in roots do
                        q:=q+1;
                        a:= a+roots[j];
                    od;
                    SetEntrySCTable( T, i, j+lenR,
                            [One(F)*(q+1)*eps(r,-r1,epsmat),k+lenR] );
                fi;
            od;
            for j in [1..n] do

                # Now we take care of the relations [h,x_{\beta}]....

                cc:= LinearCombination( roots[i], C[j] );
                if Length( primes[j] ) > 1 then
                    # i.e., `roots[j]' is "short".
                    cc:= d*cc;
                fi;

                if cc <> 0*cc then

                    posR[i][j]:= One(F)*cc;

                    T[2*lenR+j][i]:=[[i],[One(F)*cc]];
                    T[i][2*lenR+j]:=[[i],[-One(F)*cc]];
                    T[2*lenR+j][i+lenR]:=[[i+lenR],[-One(F)*cc]];
                    T[i+lenR][2*lenR+j]:=[[i+lenR],[One(F)*cc]];
                fi;
            od;
        od;

        L:= LieAlgebraByStructureConstants( F, T );

        # A Cartan subalgebra is spanned by the last 'n' basis elements.
        CSA:= [ dim-n+1 .. dim ];
        vectors:= BasisVectors( CanonicalBasis( L ) ){ CSA };
        SetCartanSubalgebra( L, SubalgebraNC( L, vectors, "basis" ) );
        SetIsRestrictedLieAlgebra( L, Characteristic( F ) > 0 );

    fi;

    R:= Objectify( NewType( NewFamily( "RootSystemFam", IsObject ),
                IsAttributeStoringRep and IsRootSystemFromLieAlgebra ),
                rec() );
    SetUnderlyingLieAlgebra( R, L );
    SetPositiveRoots( R, posR );
    SetNegativeRoots( R, -posR );
    SetSimpleSystem( R, posR{[1..n]} );
    SetCanonicalGenerators( R, [ CanonicalBasis( L ){[1..n]},
                                 CanonicalBasis( L ){[lenR+1..lenR+n]},
                                 vectors ] );
    SetPositiveRootVectors( R, CanonicalBasis(L){[1..lenR]} );
    SetNegativeRootVectors( R, CanonicalBasis(L){[lenR+1..2*lenR]} );
    SetChevalleyBasis( L, [ PositiveRootVectors( R ),
                            NegativeRootVectors( R ),
                            vectors ] );

    if not ( Characteristic( F ) in [ 2, 3 ] ) then

        C:= 2*IdentityMat( n );
        for i in [1..n] do
            for j in [1..n] do
                if i <> j then
                    q:= 0;
                    r:= posR[i]+posR[j];
                    while r in posR do
                        q:=q+1;
                        r:= r+posR[j];
                    od;
                    C[i][j]:= -q;
                fi;
            od;
        od;

        SetCartanMatrix( R, C );

        SetSemiSimpleType( L, Concatenation( type, String( n ) ) );
    fi;

    SetRootSystem( L, R );

    if Characteristic( F ) = 0 then
       SetIsSimpleAlgebra( L, true );
    fi;

    return L;


end );


##############################################################################
##
#F  SimpleLieAlgebraTypeW( <n>, <F> )
##
##  The Witt Lie algebra is constructed.
##
##  The Witt algebra can be constructed as a subalgebra of the derivation
##  algebra of a certain polynomial algebra.
##  (see e.g. R. Farnsteiner and H. Strade,
##  Modular Lie Algebras and Their Representations, Dekker, New York, 1988.)
##  It is determined by a prime p and list of integers
##  n=(n_1...n_m). It is spanned by the elements
##
##                     x^{\alpha}D_j
##
##  where \alpha=(i_1..i_m) is a multi index such that 0 <= i_k < p^{n_k}-1
##  and 1 <= j <=m. The Lie multiplication is given by
##
##  [x^{\alpha}D_i,x^{\beta}D_j]={(\alpha+\beta-\epsilon_i)\choose (\alpha)}*
##  x^{\alpha+\beta-\epsilon_i}D_j-{(\alpha+\beta-\epsilon_j)\choose(\beta)}*
##  x^{\alpha+\beta-\epsilon_j}D_i.
##
##  (We refer to the above mentioned book for the notation.)
##
BindGlobal( "SimpleLieAlgebraTypeW", function( n, F )

    local p,          # The characteristic of 'F'.
          pn,
          dim,        # The dimension of the resulting Lie algebra.
          eltlist,    # A list of basis elements of the Lie algebra.
          i,j,k,      # Loop variables.
          u,noa,      # Integers.
          a,          # A list of integers.
          T,          # Multiplication table.
          x1,x2,      # Elements from 'eltlist'.
          ex,         # Multi index.
          no,         # Integer (position in a list).
          cf,         # Coefficient (element from 'F').
          L;          # The Lie algebra.

    if not IsList( n ) then
      Error( "<n> must be a list of nonnegative integers" );
    fi;

    p:= Characteristic( F );

    if p = 0 then
      Error( "<F> must be a field of nonzero characteristic" );
    fi;

    pn:=p^Sum( n );
    dim:= Length( n )*pn;
    eltlist:=[];

# First we construct a list of basis elements. A basis element is given by
# a multi index and an integer u such that 1 <= u <=m.

    for i in [0..dim-1] do

# calculate the multi-index a and the derivation D_u belonging to i

      u:= EuclideanQuotient( i, pn )+1;
      noa:= i mod pn;

# Now we calculate the multi index belonging to noa.
# The relation between multi index and number is given as follows:
# if (i_1...i_m) is the multi index then to that index belongs a number
# noa given by
#
#     noa = i_1 + p^n[1]( i_2 + p^n[2]( i_3 + .......))
#

      a:=[];
      for k in [1..Length( n )-1] do
        a[k]:= noa mod p^n[k];
        noa:= (noa-a[k])/(p^n[k]);
      od;
      Add( a, noa );
      eltlist[i+1]:=[a,u];
    od;

# Initialising the table.

    T:=EmptySCTable( dim, Zero( F ), "antisymmetric" );

# Filling the table.

    for i in [1..dim] do
      for j in [i+1..dim] do

# We calculate [x_i,x_j]. This product is a sum of two elements.

        x1:= eltlist[i];
        x2:= eltlist[j];

        if x2[1][x1[2]] > 0 then
          ex:= ShallowCopy( x1[1]+x2[1] );
          ex[x1[2]]:=ex[x1[2]]-1;
          cf:=One(F);
          for k in [1..Length( n )] do
            cf:= Binomial( ex[k], x1[1][k] ) * cf;
          od;
          if not IsZero(cf) then
            no:=Position(eltlist,[ex,x2[2]]);
            AddendumSCTable( T, i, j, no, cf );
          fi;
        fi;
        if x1[1][x2[2]] > 0 then
          ex:= ShallowCopy( x1[1]+x2[1] );
          ex[x2[2]]:=ex[x2[2]]-1;
          cf:=One(F);
          for k in [1..Length( n )] do
            cf:= Binomial( ex[k], x2[1][k] ) * cf;
          od;
          if not IsZero(cf) then
            no:=Position(eltlist,[ex,x1[2]]);
            AddendumSCTable( T, i, j, no, -cf );
          fi;
        fi;

      od;
    od;

    L:= LieAlgebraByStructureConstants( F, T );
    SetIsRestrictedLieAlgebra( L, ForAll( n, x -> x=1 ) );

# We also return the list of basis elements of 'L', because this is needed
# in the functions for the Lie algebras of type 'S' and 'H'.

    return [ L, eltlist ];

end );


##############################################################################
##
#F  SimpleLieAlgebraTypeS( <n>, <F> )
##
##  The "special" Lie algebra is constructed as a subalgebra of the
##  Witt Lie algebra. It is spanned by all elements x\in W such that
##  div(x)=0, where W is the Witt algebra.
##  We refer to the book cited in the comments to the function
##  'SimpleLieAlgebraTypeW' for the details.
##
BindGlobal( "SimpleLieAlgebraTypeS", function( n, F )

    local dim,       # The dimension of the Witt algebra.
          i,j,       # Loop variables.
          WW,        # The output of 'SimpleLieAlgebraTypeW'.
          eqs,       # The equation system for a basis of the Lie algebra.
          divlist,   # A list of elements of the Witt algebra.
          x,         # Element from 'divlist'.
          dones,     # A list of the elements of 'divlist' that have already
                     # been processed.
          eq,        # An equation (to be added to 'eqs').
          bas,       # Basis vectors of the solution space.
          L;         # The Lie algebra.

    WW:=SimpleLieAlgebraTypeW( n, F );
    dim:= Dimension( WW[1] );
    divlist:= WW[2];
    for i in [1..dim] do

      #Apply the operator "div" to the elements of divlist.

      divlist[i][1][divlist[i][2]]:=divlist[i][1][divlist[i][2]]-1;
    od;

# At some positions of 'divlist' there will be the same element. An equation
# will then be a vector of 1's and 0's such that a 1 appears at every
# position where there is a copy of a particular element. After this we
# do not need to consider this element again, so we add it to 'dones'.

    eqs:=[]; dones:=[]; i:=1;
    while i <= dim do
      eq:=List([1..dim],x->Zero(F));
      x:=divlist[i];
      if not x in dones then
        Add(dones,x);
        if x[1][x[2]]>=0 then
          eq[i]:= One( F );
          for j in [i+1..dim] do
            if divlist[j][1]=x[1] then
              eq[j]:=One( F );
            fi;
          od;
          Add(eqs,eq);
        fi;
      fi;
      i:=i+1;
    od;

    bas:= NullspaceMat( TransposedMat( eqs ) );
    bas:= List( bas, v -> LinearCombination( Basis( WW[1] ), v ) );

    L:= LieDerivedSubalgebra( Subalgebra( WW[1], bas, "basis" ) );
    SetIsRestrictedLieAlgebra( L, ForAll( n, x -> x=1 ) );
    return L;

end );


##############################################################################
##
#F  SimpleLieAlgebraTypeH( <n>, <F> )
##
##  Just like the special algebra, the Hamiltonian algebra is constructed as
##  a subalgebra of the Witt Lie algebra. It is spanned by the image of
##  a linear map D_H which maps a special kind of polynomial algebra into
##  the Witt algebra. Again we refer to the book cited in the notes to
##  'SimpleLieAlgebraTypeW' for the details.
##
BindGlobal( "SimpleLieAlgebraTypeH", function( n, F )

    local p,      # Chracteristic of 'F'.
          m,      # The length of 'n'.
          i,j,    # Loop variables.
          noa,    # Integer.
          a,      # List of integers "belonging" to 'noa'.
          x1,x2,  # Multi indices.
          mons,   # List of multi indices (or monomials).
          WW,     # The output of 'SimpleLieAlgebraTypeW'.
          cf,     # List of coefficients of an element of the Witt algebra.
          pos,    # Position in a list.
          sp,     # Vector space.
          bas,    # Basis vectors of the Lie algebra.
          L;      # The Lie algebra.

    p:= Characteristic( F );

    if p = 0 then
      Error( "<F> must be a field of nonzero characteristic" );
    fi;

    if not IsList( n ) then
      Error( "<n> must be a list of nonnegative integers" );
    fi;

    m:= Length( n );
    if m mod 2 <> 0 then
      Error( "<n> must be a list of even length" );
    fi;

# 'mons' will be a list of multi indices [i1...1m] such that
# ik < p^n[k] for 1 <= k <= m. The encoding is the same as in
# 'SimpleLieAlgebraTypeW'. The last (or "maximal") element is not taken
# in the list. 'mons' will correspond to the monomials that span the
# algebra which is mapped into the Witt algebra by the map D_H.

    mons:= [];
    for i in [0..p^Sum( n ) - 2 ] do
      a:= [ ];
      noa:= i;
      for j in [1..m-1] do
        a[j]:= noa mod p^n[j];
        noa:= (noa-a[j])/(p^n[j]);
      od;
      a[m]:= noa;
      Add(mons,a);
    od;

    WW:= SimpleLieAlgebraTypeW( n, F );

    for i in [1..Length(mons)] do

# The map D_H is applied to the element 'mons[i]'.

      x1:= mons[i];
      cf:= List( WW[2], e -> Zero(F) );
      for j in [1..m/2] do
        if x1[j] > 0 then
          x2:= ShallowCopy( x1 );
          x2[j]:= x2[j] - 1;
          pos:= Position( WW[2], [x2,j+m/2] );
          cf[pos]:= One( F );
        fi;
        if x1[j+m/2] > 0 then
          x2:= ShallowCopy( x1 );
          x2[j+m/2]:= x2[j+m/2] - 1;
          pos:= Position( WW[2], [x2,j] );
          cf[pos]:= -One( F );
        fi;
      od;
      if not IsZero(cf) then
        if IsBound( sp ) then
          if not IsContainedInSpan( sp, cf ) then
            CloseMutableBasis( sp, cf );
          fi;
        else
          sp:= MutableBasis( F, [ cf ] );
        fi;
      fi;
    od;

    bas:= BasisVectors( sp );
    bas:= List( bas, x -> LinearCombination( Basis(WW[1]), x ) );
    L:= Subalgebra( WW[1], bas, "basis" );
    SetIsRestrictedLieAlgebra( L, ForAll( n, x -> x=1 ) );
    return L;

end );


##############################################################################
##
#F  SimpleLieAlgebraTypeK( <n>, <F> )
##
##  The kontact algebra has the same underlying vector space as a
##  particular kind of polynomial algebra. On this space a Lie bracket
##  is defined. We refer to the book cited in the comments to the function
##  'SimpleLieAlgebraTypeW' for the details.
##
BindGlobal( "SimpleLieAlgebraTypeK", function( n, F )

    local p,              # The characteristic of 'F'.
          m,              # The length of 'n'.
          pn,             # The dimension of the resulting Lie algebra.
          eltlist,        # List of basis elements of the Lie algebra.
          i,j,k,          # Loop variables.
          noa,            # Integer.
          a,              # The multi index "belonging" to 'noa'.
          T,S,            # Tables of structure constants.
          x1,x2,y1,y2,    # Elements from 'eltlist'.
          r,              # Integer.
          pos,            # Position in a list.
          coef,           # Function calculating a product of binomials.
          v,              # A value.
          vals,           # A list of values.
          ii,             # List of indices.
          cc,             # List of coefficients.
          L;              # The Lie algebra.

    coef:= function( a, b, F )

# Here 'a' and 'b' are two multi indices. This function calculates
# the product of the binomial coefficients 'a[i] \choose b[i]'.

      local cf,i;

      cf:= One( F );
      for i in [1..Length(a)] do
        cf:= Binomial( a[i], b[i] ) * cf;
      od;
      return cf;
    end;


    p:= Characteristic( F );

    if p = 0 then
      Error( "<F> must be a field of nonzero characteristic" );
    fi;

    if not IsList( n ) then
      Error( "<n> must be a list of nonnegative integers" );
    fi;

    m:= Length( n );
    if m mod 2 <> 1 or m = 1 then
      Error( "<n> must be a list of odd length >= 3" );
    fi;

    pn:= p^Sum( n );

    r:= ( m - 1 )/2;

    eltlist:=[];

# First we construct a list of basis elements.

    for i in [0..pn-1] do
      noa:= i;
      a:=[];
      for k in [1..m-1] do
        a[k]:= noa mod p^n[k];
        noa:= (noa-a[k])/(p^n[k]);
      od;
      a[m]:= noa;
      eltlist[i+1]:=a;
    od;

# Initialising the table.

    T:= EmptySCTable( pn, Zero(F), "antisymmetric" );

    for i in [1..pn] do
      for j in [i+1..pn] do

# We calculate [x_i,x_j]. The coefficients of this element w.r.t. the basis
# contained in 'eltlist' will be stored in the vector 'vals'.
# The formula for the commutator is quite complicated, and this leads to
# many if-statements. (These if-statements are largely due to the fact that
# D_i(x^a)=0 if a[i]=0, so that we have to check that this element is not 0.)

        x1:= eltlist[i];
        x2:= eltlist[j];
        vals:= List([1..pn],i->Zero( F ) );

        for k in [1..r] do
          if x1[k] > 0 then

            if x2[k+r] > 0 then
              y1:= ShallowCopy(x1); y2:= ShallowCopy(x2);
              y1[k]:=y1[k]-1; y2[k+r]:=y2[k+r]-1;
              v:=coef( y1+y2, y1, F );
              if not IsZero(v) then
                pos:= Position( eltlist, y1+y2 );
                vals[pos]:= vals[pos] + v;
              fi;
            fi;

            if x2[ m ] > 0 then
              y1:= ShallowCopy(x1); y2:= ShallowCopy(x2);
              y1[k]:=y1[k]-1; y2[ m ]:=y2[ m ]-1;
              v:=coef(x1+y2,y1,F)*(x2[k]+1);
              if not IsZero(v) then
                pos:= Position( eltlist, x1+y2 );
                vals[pos]:= vals[pos]-v;
              fi;
            fi;

          fi;

          if x1[ m ] > 0 then

            if x2[k+r] > 0 then
              y1:= ShallowCopy(x1); y2:= ShallowCopy(x2);
              y1[m]:=y1[m]-1; y2[k+r]:=y2[k+r]-1;
              v:=coef( y1+x2, y2, F )*(x1[k+r]+1);
              if not IsZero(v) then
                pos:= Position( eltlist, y1+x2 );
                vals[pos]:= vals[pos] + v;
              fi;
            fi;

            if x2[ m ] > 0 then
              y1:= ShallowCopy(x1); y2:= ShallowCopy(x2);
              y1[m]:=y1[m]-1; y2[ m ]:=y2[ m ]-1;
              y1[k+r]:=y1[k+r]+1; y2[k]:=y2[k]+1;
              v:=coef(y1+y2,y1,F)*y1[k+r]*y2[k];
              if not IsZero(v) then
                pos:= Position( eltlist, y1+y2 );
                vals[pos]:= vals[pos]-v;
              fi;

              y1:= ShallowCopy(x1); y2:= ShallowCopy(x2);
              y1[m]:=y1[m]-1; y2[ m ]:=y2[ m ]-1;
              y1[k]:=y1[k]+1; y2[k+r]:=y2[k+r]+1;
              v:=coef(y1+y2,y1,F)*y1[k]*y2[k+r];
              if not IsZero(v) then
                pos:= Position( eltlist, y1+y2 );
                vals[pos]:= vals[pos]+v;
              fi;
            fi;

            if x2[k] > 0 then
              y1:= ShallowCopy(x1); y2:= ShallowCopy(x2);
              y1[m]:=y1[m]-1; y2[k]:=y2[k]-1;
              v:=coef( y1+x2, y2, F )*(x1[k]+1);
              if not IsZero(v) then
                pos:= Position( eltlist, y1+x2 );
                vals[pos]:= vals[pos] + v;
              fi;
            fi;

          fi;

          if x1[k+r] > 0 then

            if x2[k] > 0 then
              y1:= ShallowCopy(x1); y2:= ShallowCopy(x2);
              y1[k+r]:=y1[k+r]-1; y2[k]:=y2[k]-1;
              v:=coef( y1+y2, y1, F );
              if not IsZero(v) then
                pos:= Position( eltlist, y1+y2 );
                vals[pos]:= vals[pos] - v;
              fi;
            fi;

            if x2[ m ] > 0 then
              y1:= ShallowCopy(x1); y2:= ShallowCopy(x2);
              y1[k+r]:=y1[k+r]-1; y2[ m ]:=y2[ m ]-1;
              v:=coef(x1+y2,y1,F)*(x2[k+r]+1);
              if not IsZero(v) then
                pos:= Position( eltlist, x1+y2 );
                vals[pos]:= vals[pos]-v;
              fi;
            fi;

          fi;

          if x1[m]>0 then
            y1:= ShallowCopy(x1);
            y1[m]:=y1[m]-1;
            v:=coef(y1+x2,x2,F);
            if not IsZero(v) then
              pos:= Position( eltlist, y1+x2 );
              vals[pos]:= vals[pos]-2*v;
            fi;
          fi;

          if x2[m]>0 then
            y2:= ShallowCopy(x2);
            y2[m]:=y2[m]-1;
            v:= coef(x1+y2,x1,F);
            if not IsZero(v) then
              pos:= Position( eltlist, x1+y2 );
              vals[pos]:= vals[pos]+2*v;
            fi;
          fi;

        od;

# We convert 'vals' to multiplication table format.

        ii:=[]; cc:=[];
        for k in [1..Length(vals)] do
          if not IsZero(vals[k]) then
            Add(ii,k);
            Add(cc,vals[k]);
          fi;
        od;

        T[i][j]:=[ii,cc];
        T[j][i]:=[ii,-cc];

      od;
    od;

    if (m + 3) mod p = 0 then

# In this case the kontact algebra is somewhat smaller.

      S:= EmptySCTable( pn-1, Zero(F), "antisymmetric" );
      for i in [1..pn-1] do
        for j in [1..pn-1] do
          S[i][j]:=T[i][j];
        od;
      od;
      T:=S;
    fi;

    L:= LieAlgebraByStructureConstants( F, T );
    SetIsRestrictedLieAlgebra( L, ForAll( n, x -> x=1 ) );
    return L;

end );



##############################################################################
##
#F  SimpleLieAlgebraTypeM( <n>, <F> )
##
##  The Melikyan Lie algebra is constructed.
##
##  The code is due to Erik Postma.
##
##  The Melikyan Lie algebra is most conveniently constructed by
##  viewing it as the direct sum of a Witt type Lie algebra and two
##  of its modules. This is the presentation described by
##  M.I. Kuznetsov, The Melikyan algebras as Lie algebras of the
##  type G2, Comm. Algebra 19 (1991).
##
##  The Melikyan Lie algebra is parametrized by two positive
##  integers, n1 and n2, and can only be defined over fields of
##  characteristic 5. It can be decomposed into a 2*5^(n1 + n2)-dimensional
##  subalgebra isomorphic to W(n1, n2), having a basis of monomials
##  X1^i1 X2^i2 dXk where 0 <= i1 < 5^n1, 0 <= i2 < 5^n2, k in {1, 2}; a
##  5^(n1 + n2)-dimensional module of this subalgebra which we call O,
##  having a basis of elements we call X1^i1 X2^i2 (where i1 and i2 are
##  within the same boundaries); and a 2*5^(n1 + n2)-dimensional
##  module which we call Wtilde, having a basis of elements we
##  call X1^i1 X2^i2 dXk^tilde (again with i1 and i2 within the same
##  boundaries, and with k in {1, 2}).
##
##  The multiplication is described in the above paper and in the code
##  below. We use lists of symbolic descriptions for the basis
##  elements: [i1, i2] for X1^i1 X2^i2 and [[i1, i2], k] for either
##  X1^i1 X2^i2 dXk or X1^i1 X2^i2 dXk^tilde. All valid such
##  symbolic descriptions can be found in two lists, OBasis and
##  WBasis, respectively. In the basis of the full algebra, we first
##  put the elements of W as ordered in WBasis, then the elements of O
##  as ordered in OBasis, and finally the elements of Wtilde, again as
##  ordered in WBasis. Throughout the function below, we describe
##  basis elements using either these symbolic descriptions, or the
##  positions in this basis.

BindGlobal( "SimpleLieAlgebraTypeM", function (n, F)
    local   n1,  n2,     # The parameters.
            one, zero,   # Shortcuts to the field elements.
            dimO,  dimW, # Dimensions of the O and W spaces.
            OBasis,      # A representation of a basis for O.
            posO,        # Function to find the position of a given
                         #   OBasis element in the basis.
            OProduct,    # The regular product of two elements of OBasis.
            WBasis,      # A representation of a basis for W.
            div,         # The divergence function for elements of WBasis.
            posW,        # Function to find the position of a WBasis
                         #   element in the basis.
            WOProduct,   # The action of W on O.
            WProduct,    # The regular product of two elements of WBasis.
            WBracket,    # The commutator of two elements of WBasis
                         #   w.r.t. WProduct.
            degrees,     # The list of degrees of different components.
            GradingFunction, # The function giving the grading components.
            tildify, clean, # Utility functions.
            table,  i,  w1,  j,  w2, result,  term,  prod,  x2,  x1, d;
                         # Temporary results and counters.
    if not (IsList (n) and Length (n) = 2 and n [1] > 0 and n [2] > 0)
       then
        Error ("<n> must be a list of two positive integers");
    fi;

    if Characteristic (F) <> 5 then
        Error ("<F> must be a field of characteristic 5");
    fi;

    n1 := n [1];
    n2 := n [2];
    dimO := 5^(n1 + n2);
    dimW := 2*dimO;

    one := One (F);
    zero := Zero (F);

    # The element [a, b] of OBasis represents the element
    #    X1^a X2^b / (a! b!)
    # of the truncated polynomial ring.
    OBasis := Cartesian ([0 .. 5^n1 - 1], [0 .. 5^n2 - 1]);

    # The position of an OBasis element in the basis.
    posO := function (o)
        return o [2] + 5^n2 * o [1] + 1;
    end;

    # Given two OBasis elements x1 and x2, returns a list with a
    # coefficient coeff and the position pos of a basis element, such
    # that
    #    x1 * x2 = coeff * OBasis [pos]
    OProduct := function (x1, x2)
        local pow;
        pow := ShallowCopy (x1 + x2);
        if pow [1] < 5^n1 and pow [2] < 5^n2 then
            return [Binomial (pow [1], x1 [1]) *
                    (Binomial (pow [2], x1 [2]) * one),
                    posO (pow)];
        else
            return [zero, 1];
        fi;
    end;

    # The element [[a, b], c] of WBasis represents the element
    #    O dXc
    # where O is the element of OBasis represented by [a, b].
    WBasis := Cartesian (OBasis, [1, 2]);

    # The divergence: f dX1 + g dX2 -> dX1 (f) + dX2 (g), maps WBasis
    # elements to OBasis elements. Note: if the result is 0, we return
    # that instead of the OBasis element.
    div := function (abc)
        local ab, pos;
        if abc [1] [abc [2]] = 0 then
            return 0;
        fi;
        pos := abc [2];
        ab := ShallowCopy (abc [1]);
        ab [pos] := ab [pos] - 1;
        return ab;
    end;

    # The position of the WBasis element [OBasis (o), c] in the basis,
    # where o is the number of an OBasis element.
    posW := function (o, c)
        return 2 * o + c - 2;
    end;

    # Given a WBasis element [[a1, b1], c1] and an OBasis element [a2,
    # b2], representing the usual monomials, this function computes
    #    p = X1^a1 X2^a2 (dXc1 X1^a2 X2^b2),
    # and returns a list [pos, coeff] with the position in OBasis of
    # the basis element this is a multiple of, and its coefficient; so
    # that
    #    p = coeff * OBasis [pos].
    WOProduct := function (w1, x2)
        local pow;
        if x2 [w1 [2]] > 0 then
            pow := ShallowCopy (x2);
            pow [w1 [2]] := pow [w1 [2]] - 1;
            return OProduct (w1 [1], pow);
        else
            return [zero, 1];
        fi;
    end;

    # Given two WBasis elements [[a1, b1], c1] and [[a2, b2], c2],
    # representing the usual monomials, this
    # function computes
    #    p = X1^a1 X2^a2 (dXc1 (X1^a2 X2^b2)) dXc2,
    # and returns a list [pos, coeff] with the position in WBasis of
    # the basis element this is a multiple of, and its coefficient; so
    # that
    #    p = coeff * WBasis [pos].
    WProduct := function (x1, x2)
        local prod;
        prod := WOProduct (x1, x2 [1]);
        if prod [1] <> zero then
            return [prod [1], posW (prod [2], x2 [2])];
        else
            return [zero, 1];
        fi;
    end;

    # The bracket on W is defined as mapping x1, x2 to their
    # commutator, where the multiplication is as above. This function
    # returns a list ls of, alternatingly, coefficients and positions,
    # such that the bracket of x1 and x2 is equal to
    #   ls [1] * WBasis [ls [2]] + ls [3] * WBasis [ls [4]].
    # However, if any coefficient is 0, the corresponding list
    # elements are omitted. So the list returned has length 4, 2 or 0.
    WBracket := function (x1, x2)
        local result, prod;
        prod := WProduct (x1, x2);
        if prod [1] <> zero then
            result := prod;
        else
            result := [];
        fi;
        prod := WProduct (x2, x1);
        if prod [1] <> zero then
            Append (result, [- prod [1], prod [2]]);
        fi;
        return result;
    end;

    # The order of the basis elements is: first the basis elements of
    # W, then of O, then of Wtilde. Definitions of W, Wtilde and O can
    # be found in H. Strade, Simple Lie Algebras over Fields of
    # Positive Characteristic, Walter de Gruyter - Berlin/New York 2004.
    # This is the realization found in M.I. Kuznetsov, The Melikian
    # algebras as Lie algebras of the type G2, Comm. Algebra 19
    # (1991), 1281-1312.

    # tildify adds cst to each even position in ls. It is useful for
    # mapping a result of WBracket from W to Wtilde, or an OBasis
    # element to the correct position in the full basis.
    tildify := function (ls, cst)
        local i;
        i := 2;
        while IsBound (ls [i]) do
            ls [i] := ls [i] + cst;
            i := i + 2;
        od;
    end;

    # clean is a function that 'cleans' a list before submission to
    # SetEntrySCTable. That is, if any positions are the same, the
    # coefficients are added.
    clean := function (ls)
        local ps, i;
        ps := rec ();
        i := 2;
        while IsBound (ls [i]) do
            if IsBound (ps.(ls [i])) then
                ls [ps.(ls [i]) - 1] := ls [ps.(ls [i]) - 1] + ls [i - 1];
                Unbind (ls [i - 1]);
                Unbind (ls [i]);
            else
                ps.(ls [i]) := i;
            fi;
            i := i + 2;
        od;
        return Compacted (ls);
    end;

    table := EmptySCTable (dimO + 2 * dimW, Zero (F), "antisymmetric");

    for i in [1 .. dimW] do
        w1 := WBasis [i];
        for j in [1 .. dimW] do
            w2 := WBasis [j];

            if i < j then
                # Compute the product for w1 and w2 in W.
                # This is simply [w1, w2].
                SetEntrySCTable (table, i, j, clean (WBracket (w1, w2)));


                # Compute the product for w1 and w2 in WTilde.
                # This is f1g2 - f2g1 if w1 = f1d1 + f2d2, w2 = g1d1 +
                # g2d2.
                if w1 [2] <> w2 [2] then
                    prod := OProduct (w1 [1], w2 [1]);
                    if prod [1] <> zero then
                        SetEntrySCTable (table, i + dimW + dimO,
                                j + dimW + dimO,
                                [(3 - 2 * w1 [2]) * # This is the coefficient
                                                    # plus or minus one.
                                 prod [1], prod [2] + dimW]);
                    fi;
                fi;
            fi;

            # Compute the product for w1 in W, w2 in WTilde.
            # This is defined as [w1, w2]^tilde + 2 div(w1) w2^tilde
            # [w1, w2]^tilde:
            result := WBracket (w1, w2);
            tildify (result, dimW + dimO);
            # 2 div(w1) w2^tilde:
            d := div (w1);
            if d <> 0 then
                term := OProduct (d, w2 [1]);
                if term [1] <> zero then
                    Append (result, [2 * term [1],
                            posW (term [2], w2 [2]) + dimW + dimO]);
                fi;
            fi;
            SetEntrySCTable (table, i, j + dimW + dimO, clean (result));
        od;

        for j in [1 .. dimO] do
            x2 := OBasis [j];

            # Compute the product for w1 in W, x2 in O.
            # This is w1 (x2) - 2 div (w1) x2.
            # w1 (x2):
            result := WOProduct (w1, x2);
            # - 2 div (w1) x2:
            d := div (w1);
            if d <> 0 then
                term := OProduct (d, x2);
                if term [1] <> zero then
                    Append (result, [-2 * term [1], term [2]]);
                fi;
            fi;
            tildify (result, dimW);
            SetEntrySCTable (table, i, j + dimW, clean (result));

            # Compute the product for w1 in Wtilde, x2 in O.
            # This is - x2 w1^un-tilde.
            # We put it in the table as the product of x2 and w1, so
            # that we don't have to bother with the minus sign.
            result := OProduct (x2, w1 [1]);
            SetEntrySCTable (table, j + dimW, i + dimW + dimO,
                    [result [1], posW (result [2], w1 [2])]);
        od;
    od;

    for i in [1 .. dimO] do
        x1 := OBasis [i];
        for j in [i + 1 .. dimO] do
            x2 := OBasis [j];
            # Compute the product for x1 and x2 in O.
            # This is 2 (x2 dX2(x1) - x1 dX2(x2))dX1^tilde + 2 (x1
            # dX1(x2) - x2 dX1(x1)) dX2^tilde.
            # 2 x2 dX2(x1) dX1:
            result := WProduct ([x2, 2], [x1, 1]);
            result [1] := 2 * result [1];
            # - 2 x1 dX2(x2) dX1:
            term := WProduct ([x1, 2], [x2, 1]);
            Append (result, [- 2 * term [1], term [2]]);
            # 2 x1 dX1(x2) dX2:
            term := WProduct ([x1, 1], [x2, 2]);
            Append (result, [2 * term [1], term [2]]);
            # - 2 x2 dX1(x1) dX2:
            term := WProduct ([x2, 1], [x1, 2]);
            Append (result, [- 2 * term [1], term [2]]);

            tildify (result, dimW + dimO);

            SetEntrySCTable (table, i + dimW, j + dimW,
                    clean (result));
        od;
    od;

    result := LieAlgebraByStructureConstants (F, table);

    SetIsRestrictedLieAlgebra (result, n1 = 1 and n2 = 1);

    degrees := Concatenation (List (WBasis, lst ->
                       lst [1] * [[2, 1], [1, 2]] +
                       \[\]([[-2, -1], [-1, -2]], lst [2])),
                       List (OBasis, lst ->
                             lst * [[2, 1], [1, 2]] + [-1, -1]),
                       List (WBasis, lst ->
                             lst [1] * [[2, 1], [1, 2]] +
                             \[\]([[-1, 0], [0, -1]], lst [2])));
    GradingFunction := d -> Subspace (result,
                               Basis(result) {Positions (degrees, d)});
    SetGrading (result, rec(
            source :=
            FreeLeftModule(Integers, [[1, 0], [0, 1]], "basis"),
            hom_components := GradingFunction,
            non_zero_hom_components := Set (degrees)));

#    GradingFunction := function (d)
#        local degsum, r, oposns;
#        r := d[1] + d[2] mod 3;
#        if r = 0 then
#
#        degsum := (d [1] + d [2] - r) / 3 + 1;
#        oposns := List ([Maximum (0, degsum - 5^n2 + 1) ..
#                         Minimum (degsum, 5^n1 - 1)],
#                        i -> posO ([i, degsum - i]));
#        if r = 0 then
#            return SubspaceNC (result,
#                           Basis (result) {Concatenation (
#                                   List (oposns, p -> posW (p, 1)),
#                                   List (oposns, p -> posW (p, 2)))},
#                           "basis");
#        elif r = 1 then
#            return SubspaceNC (result,
#                           Basis (result) {oposns + dimW},
#                           "basis");
#        else # r = 2
#            return SubspaceNC (result,
#                           Basis (result) {3 * dimO + Concatenation (
#                                   List (oposns, p -> posW (p, 1)),
#                                   List (oposns, p -> posW (p, 2)))},
#                           "basis");
#        fi;
#    end;
#    SetGrading (result,
#            rec (min_degree := -3,
#                max_degree := 3 * (5^n1 + 5^n2) - 7,
#                source := Integers,
#                 hom_components := GradingFunction));

    return result;
end );



##############################################################################
##
#F  SimpleLieAlgebra( <type>, <n>, <F> )
##

InstallGlobalFunction( SimpleLieAlgebra, function( type, n, F )
    local A;

    # Check the arguments.
    if not ( IsString( type ) and ( IsInt( n ) or IsList( n ) ) and
      IsRing( F ) ) then
      Error( "<type> must be a string, <n> an integer, <F> a ring" );
    fi;

    if type in [ "A","B","C","D","E","F","G" ] then
      A := SimpleLieAlgebraTypeA_G( type, n, F );
    elif type = "W" then
      A := SimpleLieAlgebraTypeW( n, F )[1];
    elif type = "S" then
      A := SimpleLieAlgebraTypeS( n, F );
    elif type = "H" then
      A := SimpleLieAlgebraTypeH( n, F );
    elif type = "K" then
      A := SimpleLieAlgebraTypeK( n, F );
    elif type = "M" then
      A := SimpleLieAlgebraTypeM( n, F );
    else
       Error( "<type> must be one of \"A\", \"B\", \"C\", \"D\", \"E\", ",
             "\"F\", \"G\", \"H\", \"K\", \"M\", \"S\", \"W\" " );
    fi;

    # store the pth power images in the family (LB)
    if IsRestrictedLieAlgebra(A) then
        FamilyObj(Representative(A))!.pMapping := PthPowerImages(Basis(A));
    fi;
    return A;
end );

[ Dauer der Verarbeitung: 0.68 Sekunden  (vorverarbeitet)  ]

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


Neuigkeiten

     Aktuelles
     Motto des Tages

Software

     Produkte
     Quellcodebibliothek

Aktivitäten

     Artikel über Sicherheit
     Anleitung zur Aktivierung von SSL

Muße

     Gedichte
     Musik
     Bilder

Jenseits des Üblichen ....

Besucherstatistik

Besucherstatistik

Monitoring

Montastic status badge