行列式
行列式の定義
を体 上の 次元ベクトル空間、 を体 上の 次元ベクトル空間とします。 が
- 任意の に対して
- 任意の 、任意の に対して
を満たすとき、 から への線型写像と呼びます。 から への線型写像の全体を と書くことにします。 に和とスカラー倍を
- に対して
- 、 に対して
と定義すると 上の 次元ベクトル空間となります。
を の双対空間と呼びます。
を の基底、 を の基底、 を 、 を とおくと、 の元は ()と表すことができます。
を体 上の 次元ベクトル空間、 を基底、 を線型写像とするとき、 は1次元で が基底となるので、線型写像 を と定義することができます。
を となる写像とすると、 は線型写像となります。よって が存在して となります。この を の行列式と呼び と書きます(以前Wikipediaに従ってこのように定義しました)。 を に対応させる写像 は線型写像となります。
行列式の展開
を の基底、 を 、 を とおくと、 は ()と表すことができます。
、 とおきます。
行列式の列に関する展開
が成り立ちます。これは任意の列に対して成り立ちます。
また、行列式の行に関する展開
が成り立ちます。これは任意の行に対して成り立ちます。
の行列を とします。行に関する展開は の転置行列(行と列を入れ替えた行列) の列に関する展開となります。よって に関する帰納法により が成り立ちます。
の転置行列が表す線型写像は と表すことができます。 となります。
交代多重線型形式
を体 上の 次元ベクトル空間、 を基底とします。 を
- (多重線型性)
- 任意の に対して
- 任意の 、任意の に対して
- (交代性)
- 任意の 、 に対して
を満たすものとします。
を線型写像とします。
列に関する展開
が成り立ちます。これは任意の列に対して成り立ちます。この展開は行列式の列に関する展開と同じなので に関する帰納法により が成り立ちます。よってこの展開によって行列式を定義することができます。
また、行に関する展開
が成り立ちます。これは任意の行に対して成り立ちます。
を線型写像とします。 に対して を を に写す線型写像とします。 を とおくと、 は多重線型性、交代性を満たすので、 が成り立ちます。
、
より が成り立ちます。
、 とすると より
となり
となります。
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