Algebraic Structures and Operators Calculus

This is the last of three volumes which present some of the most important tools of applied mathematics used in solving problems in mathematics, physics and computer science. It answers some basic questions and concludes with a section on output of the MAPLE program.

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Introduction I. General remarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 II. Notations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 III. Lie algebras: some basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Chapter 1 Operator calculus and Appell systems I. Boson calculus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 II. Holomorphic canonical calculus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 III. Canonical Appell systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Chapter 2 Representations of Lie groups I. Coordinates on Lie groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 II. Dual representations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 III. Matrix elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 IV. Induced representations and homogeneous spaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 General Appell systems Chapter 3 I. Convolution and stochastic processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 II. Stochastic processes on Lie groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 III. Appell systems on Lie groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Chapter 4 Canonical systems in several variables I. Homogeneous spaces and Cartan decompositions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 II. Induced representation and coherent states . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 III. Orthogonal polynomials in several variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Chapter 5 Algebras with discrete spectrum I. Calculus on groups: review of the theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 II. Finite-difference algebra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 III. q-HW algebra and basic hypergeometric functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 IV. su2 and Krawtchouk polynomials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 V. e2 and Lommel polynomials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Chapter 6 Nilpotent and solvable algebras I. Heisenberg algebras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 II. Type-H Lie algebras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Vll III. Upper-triangular matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 125 IV. Affine and Euclidean algebras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Chapter 7 Hermitian symmetric spaces I. Basic structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 II. Space of rectangular matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 III. Space of skew-symmetric matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 IV. Space of symmetric matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Chapter 8 Properties of matrix elements I. Addition formulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 II. Recurrences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 III. Quotient representations and summation formulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 Chapter 9 Symbolic computations I. Computing the pi-matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 II. Adjoint group . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 III. Recursive computation of matrix elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .