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<meta http-equiv="content-type" content="text/html; charset=UTF-8" />
<title>Arun Ram: Loop groups</title>
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body {
    counter-reset: section 0;
    text-align: justify
}

h2.title {
    text-align:center
}
p.author {
    text-align:center
}
li {
    text-indent: 0em;
}
p.indent {
    text-indent: 2em;
}

h2.section {
    counter-reset: eqn 0 result 0 subsection 0;
}
h2.section:before {
    content: counter(section) ". ";
    counter-increment: section 1;  /* Add 1 to section */
}
h3.subsection:before {
    content: counter(section) "." counter(subsection);
    counter-increment: subsection;  /* Add 1 to subsection */
}

div.theorem:before {
    content: "Theorem " counter(section) "." counter(result) " ";
    counter-increment: result 1;
    font-style: normal;
    font-weight: bold;
}
div.theorem{ font-style:italic }
div.proposition:before {
    content: "Proposition " counter(section) "." counter(result) " ";
        counter-increment: result 1;
    font-style: normal;  
    font-weight: bold;
}
div.proposition{ font-style:italic }
div.lemma:before { 
    content: "Lemma " counter(section) "." counter(result) " ";
    counter-increment: result;
    font-style: normal; 
    font-weight: bold; 
}
div.lemma{ font-style:italic }

table.dispeq {
   width:100%;
   }
td.eq {
   text-align:center;
     }
td.eqno {
    width: 10px;
    text-align:right;
    }
td.eqno:after {
     content: "("counter(section)"."counter(eqn)")";
     counter-increment: eqn;
     font-style: normal;
  }
</style>
</head>

<body>
<h2 class="title"> Loop groups</h2>

<p class="author">
Arun Ram <br />
Department of Mathematics <br />
University of Wisconsin, Madison <br />
Madison, WI 53706 USA
</p> 

<p> Last updates: 24 June 2007.
This page is the result of joint work with James Parkinson and 
Christoph Schwer.</p>
    
    

<h2 class="section">Loop groups and the Iwahori subgroup</h2>

<p>A common setup is where <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>&Fopf;</mi>
</math> is the field of fractions of <math
xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>&ofr;</mi>
</math>, the discrete valuation ring <math
xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>&ofr;</mi>
</math> is the ring of integers in <math
xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>&Fopf;</mi>
</math>, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>&pfr;</mi>
</math> is the unique maximal ideal in <math
xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>&ofr;</mi>
</math>, and <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>k</mi>
  <mo>=</mo>
  <mi>&ofr;</mi>
  <mo>/</mo>
  <mi>&pfr;</mi>
</math> is the residue field. The favourite examples are
<table class="dispeq">
<tr><td class="eq">
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mtable columnalign="left left left">
    <mtr>
      <mtd>
        <mi>&Fopf;</mi>
        <mo>=</mo>
        <mi>&Copf;</mi>
        <mo>(</mo>
        <mo>(</mo>
        <mi>t</mi>
        <mo>)</mo>
        <mo>)</mo>
        <mspace width="2em"/>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi>&ofr;</mi>
        <mo>=</mo>
        <mi>&Copf;</mi>
        <mo>[</mo>
        <mo>[</mo>
        <mi>t</mi>
        <mo>]</mo>
        <mo>]</mo>
        <mspace width="2em"/>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi>k</mi>
        <mo>=</mo>
        <mi>&Copf;</mi>
        <mo>,</mo>
        <mspace width="2em"/>
      </mtd>
    </mtr>
    <mtr>
      <mtd>
        <mi>&Fopf;</mi>
        <mo>=</mo>
        <msub>
          <mi>&Qopf;</mi>
          <mi>p</mi>
        </msub>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi>&ofr;</mi>
        <mo>=</mo>
        <msub>
          <mi>&Zopf;</mi>
          <mi>p</mi>
        </msub>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi>k</mi>
        <mo>=</mo>
        <msub>
          <mi>&Fopf;</mi>
          <mi>p</mi>
        </msub>
        <mo>,</mo>
      </mtd>
    </mtr>
    <mtr>
      <mtd>
        <mi>&Fopf;</mi>
        <mo>=</mo>
        <msub>
          <mi>&Fopf;</mi>
          <mi>q</mi>
        </msub>
        <mo>(</mo>
        <mo>(</mo>
        <mi>t</mi>
        <mo>)</mo>
        <mo>)</mo>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi>&ofr;</mi>
        <mo>=</mo>
        <msub>
          <mi>&Fopf;</mi>
          <mi>q</mi>
        </msub>
        <mo>[</mo>
        <mo>[</mo>
        <mi>t</mi>
        <mo>]</mo>
        <mo>]</mo>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi>k</mi>
        <mo>=</mo>
        <msub>
          <mi>&Fopf;</mi>
          <mi>q</mi>
        </msub>
        <mo>,</mo>
      </mtd>
    </mtr>
  </mtable>
</math></td>
<td class="eqno"></td>
</tr></table>
where <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msub>
    <mi>&Qopf;</mi>
    <mi>p</mi>
  </msub>
</math> is the field of <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">p</mi>
</math>-adic numbers, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msub>
    <mi>&Zopf;</mi>
    <mi>p</mi>
  </msub>
</math> is the ring of <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>p</mi>
</math>-adic integers, and <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msub>
    <mi>&Fopf;</mi>
    <mi>q</mi>
  </msub>
</math> is the finite field with <math
xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>q</mi>
</math> elements. The diagram
<table class="dispeq">
<tr><td class="eq">
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mtable>
    <mtr>
      <mtd>
        <mi>&Fopf;</mi>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi></mi>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi></mi>
      </mtd>
    </mtr>
    <mtr>
      <mtd>
        <mo>&cup;</mo>
        <mo>&mid;</mo>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi></mi>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi></mi>
      </mtd>
    </mtr>
    <mtr>
      <mtd>
        <mi>&ofr;</mi>
      </mtd>
      <mtd>
        <mo>&xrarr;</mo>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi>k</mi>
        <mo>=</mo>
        <mi>&ofr;</mi>
        <mo>/</mo>
        <mi>&pfr;</mi>
      </mtd>
    </mtr>
  </mtable>
  <mspace width="3em"/>
</math> gives <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mspace width="3em"/>
  <mtable>
    <mtr>
      <mtd>
        <mi>G</mi>
      </mtd>
      <mtd>
        <mo>=</mo>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi>G</mi>
        <mo>(</mo>
        <mi>&Fopf;</mi>
        <mo>)</mo>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi></mi>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi></mi>
      </mtd>
    </mtr>
    <mtr>
      <mtd>
        <mo>&cup;</mo>
        <mo>&mid;</mo>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi></mi>
      </mtd>
      <mtd>
        <mo>&cup;</mo>
        <mo>&mid;</mo>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi></mi>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi></mi>
      </mtd>
    </mtr>
    <mtr>
      <mtd>
        <mi>K</mi>
      </mtd>
      <mtd>
        <mo>=</mo>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi>G</mi>
        <mo>(</mo>
        <mi>&ofr;</mi>
        <mo>)</mo>
      </mtd>
      <mtd>
        <mover>
          <mo>&xrarr;</mo>
          <mi>Φ</mi>
        </mover>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi>G</mi>
        <mo>(</mo>
        <mi>k</mi>
        <mo>)</mo>
      </mtd>
    </mtr>
    <mtr>
      <mtd>
        <mo>&cup;</mo>
        <mo>&mid;</mo>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi></mi>
      </mtd>
      <mtd>
        <mo>&cup;</mo>
        <mo>&mid;</mo>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi></mi>
      </mtd>
      <mtd>
        <mo>&cup;</mo>
        <mo>&mid;</mo>
      </mtd>
    </mtr>
    <mtr>
      <mtd>
        <mi>I</mi>
      </mtd>
      <mtd>
        <mo>=</mo>
      </mtd>
      <mtd>
        <msup>
          <mi>Φ</mi>
          <mrow>
            <mo>–</mo>
            <mn>1</mn>
          </mrow>
        </msup>
        <mo>(</mo>
        <mi>B</mi>
        <mo>(</mo>
        <mi>k</mi>
        <mo>)</mo>
        <mo>)</mo>
      </mtd>
      <mtd>
        <mo>&xrarr;</mo>
      </mtd>
      <mtd>
        <mi>B</mi>
        <mo>(</mo>
        <mi>k</mi>
        <mo>)</mo>
        <mo>,</mo>
      </mtd>
    </mtr>
  </mtable>
</math></td>
</tr></table>
where
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>B</mi>
  <mo>(</mo>
  <mi>k</mi>
  <mo>)</mo>
  <mo>=</mo>
  <mo>&langle;</mo>
  <msub>
    <mi>x</mi>
    <mi>&alpha;</mi>
  </msub>
  <mo>(</mo>
  <mi>c</mi>
  <mo>)</mo>
  <mo>,</mo>
  <msub>
    <mi>h</mi>
    <msup>
      <mi>&lambda;</mi>
      <mo>&vee;</mo>
    </msup>
  </msub>
  <mo>(</mo>
  <mi>d</mi>
  <mo>)</mo>
  <mo>&mid;</mo>
  <mi>&alpha;</mi>
  <mo>&isin;</mo>
  <msup>
    <mi>R</mi>
    <mo>+</mo>
  </msup>
  <mo>,</mo>
  <msup>
    <mi>&lambda;</mi>
    <mo>&vee;</mo>
  </msup>
  <mo>&isin;</mo>
  <msup>
    <mi>P</mi>
    <mo>&vee;</mo>
  </msup>
  <mo>,</mo>
  <mi>c</mi>
  <mo>&isin;</mo>
  <mi>k</mi>
  <mo>,</mo>
  <mi>d</mi>
  <mo>&isin;</mo>
  <msup>
    <mi>k</mi>
    <mo>&times;</mo>
  </msup>
  <mo>&rangle;</mo>
</math>.
Then <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>I</mi>
</math> is the <em>Iwahori subgroup</em> of <math
xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <mi>G</mi>
</math>,
<ul>
  <li><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
      <mi>G</mi>
      <mo>(</mo>
      <mi>k</mi>
      <mo>)</mo>
      <mo>/</mo>
      <mi>B</mi>
      <mo>(</mo>
      <mi>k</mi>
      <mo>)</mo>
    </math> is the <em>flag variety,</em></li>
  <li><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
      <mi>G</mi>
      <mo>/</mo>
      <mi>I</mi>
    </math> is the <em>affine flag variety,</em> and</li>
  <li><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
      <mi>G</mi>
      <mo>/</mo>
      <mi>K</mi>
    </math> is the <em>loop Grassmanian.</em></li>
</ul>
Let
<table class="dispeq">
<tr><td class="eq">
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msub>
    <mi>x</mi>
    <mrow>
      <mi>&alpha;</mi>
      <mo>+</mo>
      <mi>k</mi>
      <mi>&delta;</mi>
    </mrow>
  </msub>
  <mo>(</mo>
  <mi>c</mi>
  <mo>)</mo>
  <mo>=</mo>
  <msub>
    <mi>x</mi>
    <mi>&alpha;</mi>
  </msub>
  <mo>(</mo>
  <mi>c</mi>
  <msup>
    <mi>t</mi>
    <mi>k</mi>
  </msup>
  <mo>)</mo>
  <mo>.</mo>
</math></td>
</tr></table>
Then
<table class="dispeq">
<tr><td class="eq">
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msub>
    <mi>n</mi>
    <mrow>
      <mi>&alpha;</mi>
      <mo>+</mo>
      <mi>k</mi>
      <mi>&delta;</mi>
    </mrow>
  </msub>
  <mo>(</mo>
  <mi>c</mi>
  <mo>)</mo>
  <mo>=</mo>
  <msub>
    <mi>x</mi>
    <mrow>
      <mi>&alpha;</mi>
      <mo>+</mo>
      <mi>k</mi>
      <mi>&delta;</mi>
    </mrow>
  </msub>
  <mo>(</mo>
  <mi>c</mi>
  <mo>)</mo>
  <msub>
    <mi>x</mi>
    <mrow>
      <mo>–</mo>
      <mi>&alpha;</mi>
      <mo>–</mo>
      <mi>k</mi>
      <mi>&delta;</mi>
    </mrow>
  </msub>
  <mo>(</mo>
  <mo>–</mo>
  <msup>
    <mi>c</mi>
    <mrow>
      <mo>–</mo>
      <mn>1</mn>
    </mrow>
  </msup>
  <mo>)</mo>
  <msub>
    <mi>x</mi>
    <mrow>
      <mi>&alpha;</mi>
      <mo>+</mo>
      <mi>k</mi>
      <mi>&delta;</mi>
    </mrow>
  </msub>
  <mo>(</mo>
  <mi>c</mi>
  <mo>)</mo>
  <mo>=</mo>
  <msub>
    <mi>n</mi>
    <mi>&alpha;</mi>
  </msub>
  <mo>(</mo>
  <mi>c</mi>
  <msup>
    <mi>t</mi>
    <mi>k</mi>
  </msup>
  <mo>)</mo>
  <mo>=</mo>
  <msub>
    <mi>h</mi>
    <msup>
      <mi>&alpha;</mi>
      <mo>&vee;</mo>
    </msup>
  </msub>
  <mo>(</mo>
  <msup>
    <mi>t</mi>
    <mi>k</mi>
  </msup>
  <mo>)</mo>
  <msub>
    <mi>n</mi>
    <mi>&alpha;</mi>
  </msub>
  <mo>(</mo>
  <mi>c</mi>
  <mo>)</mo>
</math></td>
</tr></table>
so that <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msub>
    <mi>n</mi>
    <mrow>
      <mi>&alpha;</mi>
      <mo>+</mo>
      <mi>k</mi>
      <mi>&delta;</mi>
    </mrow>
  </msub>
  <mo>=</mo>
  <msub>
    <mi>h</mi>
    <msup>
      <mi>&alpha;</mi>
        <mo>&vee;</mo>
    </msup>
  </msub>
  <mo>(</mo>
  <msup>
    <mi>t</mi>
    <mi>k</mi>
  </msup>
  <mo>)</mo>
  <msub>
    <mi>n</mi>
    <mi>&alpha;</mi>
  </msub>
</math>.
Then
<table class="dispeq">
<tr><td class="eq">
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
  <msub>
    <mi>n</mi>
    <mi>&beta;</mi>
  </msub>
  <msub>
    <mi>x</mi>
    <mrow>
      <mi>&alpha;</mi>
      <mo>+</mo>
      <mi>k</mi>
      <mi>&delta;</mi>
    </mrow>
  </msub>
  <mo>(</mo>
  <mi>c</mi>
  <mo>)</mo>
  <msubsup>
    <mi>n</mi>
    <mi>&beta;</mi>
    <mrow>
      <mo>–</mo>
      <mn>1</mn>
    </mrow>
  </msubsup>
  <mo>=</mo>
  <msub>
    <mi>n</mi>
    <mi>&beta;</mi>
  </msub>
  <msub>
    <mi>x</mi>
    <mi>&alpha;</mi>
  </msub>
  <mo>(</mo>
  <mi>c</mi>
  <msup>
    <mi>t</mi>
    <mi>k</mi>
  </msup>
  <mo>)</mo>
  <msubsup>
    <mi>n</mi>
    <mi>&beta;</mi>
    <mrow>
      <mo>–</mo>
      <mn>1</mn>
    </mrow>
  </msubsup>
  <mo>=</mo>
  <msub>
    <mi>x</mi>
    <mrow>
      <msub>
        <mi>s</mi>
        <mi>&beta;</mi>
      </msub>
      <mi>&alpha;</mi>
    </mrow>
  </msub>
  <mo>(</mo>
  <mi>c</mi>
  <msup>
    <mi>t</mi>
    <mi>k</mi>
  </msup>
  <mo>)</mo>
  <mo>=</mo>
  <msub>
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and
<table class="dispeq">
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<p></p>
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