![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •В.А. Павский линейная алгебра
- •Оглавление
- •Введение
- •I. Введение в линейную алгебру § 1. История развития алгебры
- •§ 2. Множества
- •§ 3. Строение множеств
- •Алгебра множеств
- •§ 4. Число Развитие
- •§ 5. Числовые множества
- •Бесконечные множества
- •Натуральный ряд
- •Множество целых чисел
- •Множество рациональных чисел
- •Множество действительных чисел
- •Множество комплексных чисел
- •Суммы и произведения
- •Приближенные вычисления
- •II. Элементы линейной алгебры § 1. Матрицы и определители 3, 7
- •Действия над матрицами
- •1. Сложение матриц
- •2. Умножение матрицы на число
- •3. Умножение матриц
- •Определитель матрицы
- •Свойства определителей
- •Вычисление определителей
- •Аксиоматическое построение теории определителей
- •Обратная матрица
- •Ранг матрицы
- •Элементарные преобразования матрицы
- •§ 2. Системы линейных алгебраических уравнений
- •Методы решения слау
- •1. Метод Крамера
- •2. Матричный метод
- •3. Метод Гаусса
- •Однородная система линейных алгебраических уравнений (ослау)
- •§ 3. Системы линейных алгебраических неравенств
- •III. Линейные пространства
- •§ 1. Линейная зависимость
- •§ 2. Линейные комбинации. Базисы
- •§ 3. Подпространства
- •§ 4. Прямые суммы
- •§ 5. Евклидовы пространства
- •§ 6. Координатные системы
- •IV. Векторная алгебра § 1. Векторы
- •§ 2. Линейные операции над векторами
- •§ 3. Проекция вектора на ось
- •Линейные свойства проекции вектора на ось
- •Координаты вектора
- •Деление отрезка в данном отношении
- •§ 4. Базис системы векторов
- •§ 5. Скалярное произведение векторов
- •§ 6. Векторное произведение векторов 4
- •Геометрические свойства векторного произведения
- •Алгебраические свойства векторного произведения
- •§ 7. Смешанное произведение векторов 4
- •V. Аналитическая геометрия 4
- •§ 1. Системы координат на плоскости
- •§ 2. Уравнение линии на плоскости
- •§ 3. Уравнение поверхности и линии в пространстве
- •§ 4. Прямая и плоскость в линейном пространстве
- •Уравнение плоскости, проходящей через три точки
- •Взаимное расположение плоскостей
- •Уравнение прямой в пространстве r3
- •Уравнение прямой, проходящей через две точки
- •Прямая как линия пересечения плоскостей
- •Расстояние от точки до прямой
- •Угол между прямой и плоскостью
- •Угол между плоскостями
- •VI. Линейные операторы § 1. Линейный оператор
- •Векторные свойства линейных операторов
- •Умножение операторов
- •Матрицы операторов
- •Изменение базиса 3, 11
- •Подобие 11
- •§ 2. Характеристический многочлен
- •VII. Билинейные и квадратичные формы § 1. Билинейные формы
- •§ 2. Квадратичные формы
- •Приведение к каноническому виду
- •VIII. Гиперповерхности и поверхности второго порядка
- •Классификация линий второго порядка
- •Окружность
- •Гипербола
- •Парабола
- •Классификация поверхностей второго порядка
- •Заключение
- •Список литературы
- •Линейная алгебра
- •650002, Г. Кемерово, ул. Институтская, 7
- •650002, Г. Кемерово, Институтская, 7
Аксиоматическое построение теории определителей
Определение.
Определителем
(детерминантом) квадратной матрицы
порядкаn
над ассоциативно-коммутативным кольцом
K
с единицей называется элемент кольца,
равный сумме
членов вида
,
(II.3)
где
,
,
…,
перестановки чисел 1, 2, 3, …,n,
а k
– число инверсий перестановки
,
,
…,
.
Для приложений наиболее важные случаи: K – числовое поле, K – кольцо многочленов.
Нам потребуются некоторые определения и факты, относящиеся к конечным множествам.
Пусть
– множество, состоящее из всех цифр,
кроме 0,
.
Сколько различных девятизначных чисел
можно составить из этих цифр, если они
не повторяются? Очевидно, что если
,
то в этом случае имеет место только одно
число 1, т.е. 1! вариантов; если
,
то возможно только 2 варианта: 12 и 21, т.е.
2!; если
,
то имеют место числа 123, 132, 213, 231, 312, 321,
которых
;
для
всего
вариантов. Ясно, что из цифр множества
можно составить 9! чисел.
В
общем случае, пусть
состоит изn
различных элементов. Тогда число
перестановок из всех элементов множества
M,
очевидно, равно n!.
По определению положим
и
.
Пусть
– подстановка, тогда если любые два
числа поменять местами, то получим новую
перестановку. Такое преобразование
назовемтранспозицией.
Все n! перестановок из n различных элементов можно расположить в таком порядке, что каждая следующая будет получаться из предыдущей одной транспозицией, причем начинать можно с любой перестановки.
Отсюда следует, что от любой перестановки из n элементов можно перейти к любой другой перестановке из тех же элементов при помощи нескольких транспозиций.
Будем
говорить, что в данной перестановке
числа i
и j
составляют инверсию, если
,
но в перестановкеi
стоит раньше j.
Перестановка называется четной, если ее элементы составляют четное число инверсий, и нечетной – в другом случае.
Например, перестановка 1, 2, …, n – четная, так как здесь число инверсий равно 0. Перестановка 1, 3, 5, 4, 2 – четная, так как для нее число инверсий равно 4.
Теорема. Всякая транспозиция меняет четность перестановки.
Следствие.
При
число четных перестановок изn
элементов равно числу нечетных, то есть
.
Пример
II.4.
В подстановке
найти число инверсий для получения
тождественной подстановки
.
Ответ: три инверсии.
Положим,
.
Из определения следует,
что множество определителей удовлетворяет условиям:
1)
– линейная функция любой строки матрицыA:
;
2)
если матрица B
получена из A
заменой строки
строкой
,
,
то
;
3)
,
где
– единичная матрица размераn.
Условия 1) – 3) однозначно определяют аксиоматическое построение теории определителей.
Проверим свойства 1) – 3) на примере матрицы 3-го порядка
,
.
1)
;
2) к 1-й строке, умноженной на , добавим 2-ю, умноженную на :
;
3)
– очевидно.
Пример II.5. Построить определитель третьего порядка.
Решение.
Имеем
.
Из определения следует, что число членов
определителя равно 3!=6. Из следствия
следует, что число четных инверсий равно
числу нечетных. Рассмотрим подстановку
,
из которой имеем
,
,
,
,
,
.
Для первой подстановки из шести имеем
член определителя
,
для второй –
,
далее
,
,
,
.
Таким образом, имеем
С точностью до слагаемых получили формулу (II.1).