Maximales Tensorprodukt
# Maximales Tensorprodukt

Im mathematischen Teilgebiet der Funktionalanalysis ist das maximale Tensorprodukt von C*-Algebren eine Konstruktion, mit der man aus zwei C*-Algebren $A$ und $B$ eine neue mit $A\otimes _{\mathrm {max} }B$ bezeichnete C*-Algebra erhält. Es handelt sich dabei um die Vervollständigung des mit einer geeigneten Norm versehenen algebraischen Tensorproduktes aus $A$ und $B$. Die unten vorgestellte Konstruktion geht auf A. Guichardet zurück.

## Konstruktion

Es seien $A$ und $B$ zwei C*-Algebren. Eine C*-Halborm auf dem algebraischen Tensorprodukt $A\odot B$ ist eine Halbnorm $\alpha$, so dass

* $\alpha (st)\leq \alpha (s)\alpha (t)$ für alle $s,t\in A\odot B$
* $\alpha (s^{*}s)\,=\,\alpha (s)^{2}$ für alle $s\in A\odot B$

Man kann zeigen, dass $\alpha (a\otimes b)\leq \|a\|\|b\|$ für alle $a\in A$ und $b\in B$. Für ein Element $s=\sum _{i=1}^{n}a_{i}\otimes b_{i}\in A\odot B$ folgt daher $\alpha (s)\leq \sum _{i=1}^{n}\|a_{i}\|\|b_{i}\|$ für jede C*-Halbnorm. Deshalb ist $\mu (s):=\sup _{\alpha }\alpha (s)$, wobei $\alpha$ alle C*-Halbnormen durchläuft, endlich, und man bestätigt leicht, dass $\mu$ eine C*-Halbnorm ist, und nach Konstruktion die größte auf $A\odot B$. Es handelt sich sogar um eine Norm, denn unter den C*-Halbnormen befindet sich die räumliche C*-Norm.

Die Vervollständigung von $A\odot B$ bezüglich dieser maximalen C*-Norm heißt das maximale Tensorprodukt aus $A$ und $B$ und wird mit $A\otimes _{\mu }B$ bezeichnet, andere Autoren schreiben dafür $A\otimes _{\mathrm {max} }B$.

## Eigenschaften

Das maximale Tensorprodukt hat folgende nützliche Eigenschaft:

Es seien $A$, $B$ und $C$ C*-Algebren und $\varphi :A\rightarrow C$ sowie $\psi :B\rightarrow C$ zwei *-Homomorphismen mit vertauschenden Bildern, das heißt $\varphi (a)\psi (b)=\psi (b)\varphi (a)$ für alle $a\in A$ und $b\in B$. Dann gibt es genau einen *-Homomorphismus $\pi :A\otimes _{\mathrm {max} }B\rightarrow C$ mit $\pi (a\otimes b)=\varphi (a)\psi (b)$ für alle $a\in A$ und $b\in B$.

Sind $A$ und $B$ C*-Algebren, so heißt ein Paar $(\varphi ,\psi )$ ein vertauschendes Paar von Darstellungen von $(A,B)$, falls $\varphi :A\rightarrow L(H)$ und $\psi :B\rightarrow L(H)$ Hilbertraum-Darstellungen auf demselben Hilbertraum $H$ sind und $\varphi (a)\psi (b)=\psi (b)\varphi (a)$ für alle $a\in A$ und $b\in B$ gilt. Mit dieser Begriffsbildung kann man folgende Formel für die maximale C*-Norm aufstellen:

Für zwei C*-Algebren $A$ und $B$ und $s=\sum _{j=1}^{n}a_{j}\otimes b_{j}$ aus dem algebraischen Tensorprodukt $A\odot B$ gilt

$\mu (s)=\sup\{\|\sum _{j=1}^{n}\varphi (a_{j})\psi (b_{j})\|;\,(\varphi ,\psi ){\mbox{ vertauschendes Paar von Darstellungen von }}(A,B)\}.$

