נוסחת לייבניץ לדטרמיננטות – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
סקריפט החלפות (ליניארי, ,)
שורה 1:
ב[[אלגברה]], '''נוסחת לייבניץ לדטרמיננטות''' מבטאת את ה[[דטרמיננטה]] של [[מטריצה ריבועית]] באמצעות [[תמורה (מתמטיקה)|תמורות]] של איברי המטריצה. היא נקראת על שם ה[[מתמטיקאי]] וה[[פילוסוף]] [[גוטפריד וילהלם לייבניץ]].
 
אם ''A'' היא מטריצה מסדר ''n''×''n'' , אז אם נסמן ב-''a''<sub>''i'',''j''</sub> את האיבר בשורה ה-''i'' ובעמודה ה-''j'', הנוסחה היא:
 
:<math>\det(A) = \sum_{\sigma \in S_n} \sgn(\sigma) \prod_{i = 1}^n a_{\sigma(i), i},</math>
שורה 7:
כאשר sgn היא [[פונקציית הסימן]] של התמורות ב[[החבורה הסימטרית|חבורת התמורות]] ''S''<sub>''n''</sub>, והיא מחזירה 1+ אם התמורה זוגית (כלומר אם היא מתקבלת מתמורת הזהות על ידי מספר זוגי של חילופים) ו-1- אם התמורה אי-זוגית. מילולית ניתן לפרש את הנוסחה כסכום כל המכפלות האפשריות של ''n'' מאיברי המטריצה כאשר הם נבחרים כך שאין שניים באותה עמודה או שורה.
 
נוסחה זו היא הביטוי המתמטי היחיד המקבל כמשתנים את ''n''<sup>''2''</sup> איברי המטריצה, ומהווה תבנית מולטי-לינאריתליניארית (הווה אומר, לינאריתליניארית בכל אחד מאיברי המטריצה), מתחלפת (אנטי-סימטרית) ומנורמלת. זו הגרסה הסגורה להגדרה [[רקורסיה|הרקורסיבית]] של הדטרמיננטה באמצעות פיתוח ל[[מינור (אלגברה לינאריתליניארית)|מינור]]ים לפי שורה או עמודה מסוימת, כשאת זהות ההגדרות ניתן להוכיח על סמך שקילות כל הפיתוחים לפי שורות או עמודות שונות.
 
את כמה מהתכונות הבסיסיות של הדטרמיננטה, כגון התאפסותה עבור [[תלות לינאריתליניארית|מטריצה תלויית-שורות]], ניתן להסביר כתוצא ישיר של הגדרה זו, וכפועל יוצא של הצורה המתמטית של הנוסחה. למשל, אם שתיים משורות המטריצה הריבועית זהות (עד כדי כפל ב[[סקלר (מתמטיקה)|סקלר]]), אז מאנטי-סימטריות הדטרמיננטה נובע שאם נחליף בין השורות הזהות ערך הדטרמיננטה ישתנה מ- <math>det(A)</math> ל-<math>-det(A)</math>; אולם המטריצה נותרה אותו דבר (החלפנו שורות זהות), וכיוון שהמספר היחידי ששווה ל[[מספר נגדי|נגדי]] של עצמו הוא 0 נובעת התאפסות הדטרמיננטה. בנימה דומה, [[כלל קרמר]] נובע ישירות ממולטי-לינאריותליניאריות הדטרמיננטה.
 
חישוב ישיר של הדטרמיננטה על פי נוסחת לייבניץ דורש באופן כללי <math>\Omega(n! \cdot n)</math> פעולות ב[[שדה (מבנה אלגברי)|שדה]]; זהו תהליך לא יעיל בעבור מטריצות גדולות. בעזרת [[דירוג מטריצות]] ניתן להוריד זאת ל-(O(''n''<sup>3</sup>, זאת שכן הדטרמיננטה של [[מטריצה משולשית]] שווה למכפלת איברי האלכסון הראשי שלה, ואת הדטרמיננטה המקורית ניתן לשחזר באמצעות "זכירת" הפעולות האלמנטריות שביצענו עד כה אשר שינו את ערכה.
 
== ראו גם ==
* [[דטרמיננטה]]
* [[כלל קרמר]]