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En matemáticas, particularmente en topología diferencial, un álgebra de Lie es la estructura algebraica definida sobre un espacio vectorial, asociada usualmente a los grupos de Lie y usadas en el estudio geométrico de esos los propios grupos y de otras variedades diferenciables. El término "álgebra de Lie" (referido a Sophus Lie) fue creado por Hermann Weyl en la década de 1930, para el objeto matemático que se denominaba "grupo infinitesimal".
Si un grupo de Lie puede interpretarse en física como un grupo de transformaciones sobre una variedad diferenciable, el álgebra de Lie físicamente puede concebirse como un conjunto de transformaciones infinitesimales.