det(tA)=Σ sgn(σ)aσ(1)1aσ(2)2・・・aσ(n)n 行列式の性質(2) 定理3.3.1 det(tA)=det(A) det(tA)=Σ sgn(σ)aσ(1)1aσ(2)2・・・aσ(n)n σ =Σ sgn(σ-1)a1σ-1(1)a2σ-1(2)・・・anσ-1(n) σ-1 (aσ(i)i ならば aiσ-1(i))
= 定理3.3.2 a11 0 ・・・ 0 a22 ・・・ a2n a21 a22 ・・・ a2n =a11 ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ a11 0 ・・・ 0 a22 ・・・ a2n a21 a22 ・・・ a2n =a11 ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ an2 ・・・ ann an1 an2 ・・・ ann a11 0 ・・・ 0 a11 a21 ・・・ an1 a21 a22 ・・・ a2n 0 a22 ・・・ an2 = ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ an1 an2 ・・・ ann 0 a2n ・・・ ann a22 ・・・ an2 =a11 ・・・ ・・・ a2n ・・・ ann
定理3.3.3 (1)1つの列をc倍すると行列式はc倍になる。 (2)1つの列が2つの列ベクトルの和である行列の行 列式は、他の列は同じでその列に各々の列ベク トルをとった行列の行列式の和となる。 (3)2つ列行を入れ替えると行列式は-1倍になる。 (4) 2つの列が等しい行列の行列式は0である。 (5)1つの列に他の列の何倍かを加えても、行列式 は変わらない。
3 0 1 -7 0 -3 -5 8 2 3 4 -4 0 1 0 6 = 1 2 1 3 0 1 -1 8 1 1 2 -5 1 1 2 -5 1 1 2 -5 1 0 6 0 1 0 6 = ー = ー 1 -1 8 0 1 -1 8 -3 -5 8 0 -3 -5 8 1 0 3 1 0 0 1 1 = 2 = 2 = 2 = 16 1 1 4 1 1 1 5 13 -3 5 4 -3 5 13
A B 0 D A 0 C D A 0 A AB det = det = (-1)ndet A AB 定理3.3.4 A:r次正方行列 B:s次正方行列 det = det = det(A)det(D) A B 0 D A 0 C D 定理3.3.5 A,B:n次正方行列 det(AB)=det(A)det(B) A 0 -E B A AB -E 0 det = det = (-1)ndet -E 0 A AB
2 7 13 5 5 3 8 2 2 7 9 4 = 0 0 9 4 5 3 -2 1 0 0 -2 1 = -29・17 = -493 ac - bd ad + bc a b c d = -(ad + bc) ac - bd -b a -d c (ac – bd)2 + (ad + bc)2 = (a2 + b2)(c2 + d2)
a11 ・・・ a1j ・・・ a1n Aij= ai1 ・・・ aij ・・・ ain an1 ・・・ anj ・・・ ann A= 余因子行列とクラーメルの公式 a11 ・・・ a1j ・・・ a1n ・・・ ・・・ ・・・ Aij= ai1 ・・・ aij ・・・ ain ・・・ ・・・ ・・・ an1 ・・・ anj ・・・ ann 3 1 -2 4 0 3 -2 A= 4 -3 0 A12= A22= 2 5 2 5 2 6 5
0 ・・・ 0 0 ・・・ 0 0 0 ・・・ 余因子展開 = + + ・・・ + ・・・ |A|= + +・・・+ a1j a1j 0 ・・・ 0 0 ・・・ 0 0 0 ・・・ 余因子展開 a2j a2j = + + ・・・ + ・・・ anj anj a11・・a1j・・a1n a11・・ 0 ・・a1n a11・・ 0 ・・a1n |A|= + +・・・+ a21・・ 0 ・・a2n a21・・a2j・・a2n a21・・ 0 ・・a2n ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ an1・・ 0 ・・ann an1・・ 0 ・・ann an1・・anj ・・ann a11・・ 0 ・・a1n aij ai1 ・・・ ain ・・ ・・ ・・ 0 a11 ・・・ a1n ai1・・ aij・・ ain = (-1)i+j-2 ・・・ ・・・ ・・・ ・・ ・・ ・・ 0 an1 ・・・ ann an1・・ 0 ・・ann = (-1)i+j aij |Aij|
|A|= (-1)i+j a1j |Aij| +・・・+ (-1)i+j anj |Aij| = Σ(-1)i+j aij |Aij| i=1 第 j 列に関する余因子展開 2 7 4 3 0 2 4 2 4 3 2 0 = -7 + 2 - 5 1 3 1 3 3 0 1 5 3 4 5 2 5 2 4 2 4 5 4 5 0 0 2 = -0 + 0 - 2 = -2 =6 8 3 7 3 7 8 7 8 7 8 3
余因子行列 A=[aij] : n次正方行列 a*ij=(-1)i+j |Aji| ~ A=[a*ij] : Aの余因子行列 ~ ~ ~ ~ 定理3.4.1 AA=AA=dE (d=det(A)) ~ ~ 定理3.4.2 det(A) ≠ 0 ならば A は正則で A-1=(1/d)A である。 (d=det(A)) ~ ~ (1/d)AA=E
~ AA=[cij] cij= Σaik a*kj = Σ (-1)k+jaik |Ajk| i=jの場合 cii = Σ n ~ AA=[cij] cij= Σaik a*kj k=1 n = Σ (-1)k+jaik |Ajk| k=1 i=jの場合 n cii = Σ (-1)k+iaik |Aik| 行列Aの第 i行に関する余因子展開 k=1 = |A| i≠jの場合 n B:Aの第j行を第i行 で置き換えた行列 cij = Σ (-1)k+iaik |Ajk| k=1 n (-1)k+ibjk |Bjk| = Σ 行列Bの第 j行に関する余因子展開 k=1 = 0
|a1・・・b・・・an| = |a1・・・ Σxkak・・・an| 定理3.4.3(クラーメルの公式) Ax=b A:n次の正則行列 x= xi= x1 i det[a1・・・b・・・an] ・・・ det(A) xn i |a1・・・b・・・an| = |a1・・・ Σxkak・・・an| =Σxk |a1・・・ ak・・・an| =xi |a1・・・ ai・・・an| =xi |A|
x1 x2 ・・・ x n x21 x22 ・・・ x2 n xn-11 xn-12 ・・・ xn-1 n 特別な形の行列式 ・・・ ・・・ 特別な形の行列式 ヴァンデルモンドの行列式 1 1 ・・・ 1 x1 x2 ・・・ x n x21 x22 ・・・ x2 n = Π (xj ー xi) 1 ≦i<j≦ n ・・・ ・・・ ・・・ xn-11 xn-12 ・・・ xn-1 n = (-1)n(n-1)/2 Π (xi ー xj) 3 1 ≦i<j≦ n Π xi = xi x2 x3 i=1 Π (xj ー xi) = (x3 ー x2) (x3 ー x1) (x2 ー x1) 1 ≦i<j≦ 3