Matematický ústav Slezské univerzity v Opavě Učební texty k přednášce ALGEBRA I, zimní semestr 2000/2001 Michal Marvan. 7.

Podobné dokumenty
Operace s maticemi. 19. února 2018

Determinanty. Obsah. Aplikovaná matematika I. Pierre Simon de Laplace. Definice determinantu. Laplaceův rozvoj Vlastnosti determinantu.

[1] Determinant. det A = 0 pro singulární matici, det A 0 pro regulární matici

SOUČIN MATIC A m n B n p = C m p, přičemž: a i1 b 1j +a i2 b 2j + +a in b nj = c ij, i=1 m, j=1 p. Např: (-2) = -3

10. DETERMINANTY " # $!

Lineární algebra. Matice, operace s maticemi

Maticí typu (m, n), kde m, n jsou přirozená čísla, se rozumí soubor mn veličin a jk zapsaných do m řádků a n sloupců tvaru:

(Cramerovo pravidlo, determinanty, inverzní matice)

Matematika 2 pro PEF PaE

Matematika B101MA1, B101MA2

Operace s maticemi

P 1 = P 1 1 = P 1, P 1 2 =

Základy maticového počtu Matice, determinant, definitnost

Číselné vektory, matice, determinanty

VI. Maticový počet. VI.1. Základní operace s maticemi. Definice. Tabulku

p, q dvě permutace na množině X, pak složené zobrazení, tj. permutaci, q p : X X nazýváme složení permutací p a q (v tomto pořadí).

Kapitola 11: Vektory a matice:

Vektory a matice. Obsah. Aplikovaná matematika I. Carl Friedrich Gauss. Základní pojmy a operace

Determinanty. Determinanty. Přednáška MATEMATIKA č. 3. Jiří Neubauer

12. Determinanty. 12. Determinanty p. 1/25

10. Vektorové podprostory

Kapitola 11: Vektory a matice 1/19

Matematický ústav Slezské univerzity v Opavě Učební texty k přednášce ALGEBRA I, zimní semestr 2000/2001 Michal Marvan. 2.

Matice. a m1 a m2... a mn

3. Matice a determinanty

Determinant matice řádu 5 budeme počítat opakovaným použitím rozvoje determinantu podle vybraného řádku nebo sloupce. Aby byl náš výpočet

Čtvercové matice. Čtvercová matice je taková matice, jejíž počet řádků je roven počtu jejích sloupců

Matematický ústav Slezské univerzity v Opavě Učební texty k přednášce ALGEBRA II, letní semestr 2000/2001 Michal Marvan. 14.

1 Vektorové prostory.

Determinant. Definice determinantu. Permutace. Permutace, vlastnosti. Definice: Necht A = (a i,j ) R n,n je čtvercová matice.

1 Determinanty a inverzní matice

4. Trojúhelníkový rozklad p. 1/20

ČTVERCOVÉ MATICE. Čtvercová matice je taková matice, kde počet řádků je roven počtu jejích sloupců. det(a) značíme determinant čtvercové matice A

18. První rozklad lineární transformace

1 Zobrazení 1 ZOBRAZENÍ 1. Zobrazení a algebraické struktury. (a) Ukažte, že zobrazení f : x

10. Soustavy lineárních rovnic, determinanty, Cramerovo pravidlo

Matematika 1 MA1. 2 Determinant. 3 Adjungovaná matice. 4 Cramerovo pravidlo. 11. přednáška ( ) Matematika 1 1 / 29

IB112 Základy matematiky

Soustava m lineárních rovnic o n neznámých je systém

DEFINICE Z LINEÁRNÍ ALGEBRY

ALGEBRA. Téma 1: Matice a determinanty

Lineární algebra : Násobení matic a inverzní matice

8 Matice a determinanty

Lineární algebra Operace s vektory a maticemi

Lineární algebra : Násobení matic a inverzní matice

Množinu všech matic typu m n nad tělesem T budeme označovat M m n (T ), množinu všech čtvercových matic stupně n nad T pak M n (T ).

Matematický ústav Slezské univerzity v Opavě Učební texty k přednášce ALGEBRA II, letní semestr 2000/2001 Michal Marvan

MATICE. a 11 a 12 a 1n a 21 a 22 a 2n A = = [a ij]

Základy matematiky pro FEK

2. Lineární algebra 2A. Matice a maticové operace. 2. Lineární algebra

Matice. Předpokládejme, že A = (a ij ) je matice typu m n: diagonálou jsou rovny nule.

Lineární algebra - I. část (vektory, matice a jejich využití)

15. Moduly. a platí (p + q)(x) = p(x) + q(x), 1(X) = id. Vzniká tak struktura P [x]-modulu na V.

Matice. Modifikace matic eliminační metodou. α A = α a 2,1, α a 2,2,..., α a 2,n α a m,1, α a m,2,..., α a m,n

KATEDRA INFORMATIKY UNIVERZITA PALACKÉHO DAGMAR SKALSKÁ VÝVOJ TOHOTO UČEBNÍHO TEXTU JE SPOLUFINANCOVÁN

Úvod do lineární algebry

19. Druhý rozklad lineární transformace

KATEDRA INFORMATIKY UNIVERZITA PALACKÉHO LINEÁRNÍ ALGEBRA 1 OLGA KRUPKOVÁ VÝVOJ TOHOTO UČEBNÍHO TEXTU JE SPOLUFINANCOVÁN

Soustavy lineárních rovnic a determinanty

HODNOST A DETERMINANT MATICE, INVERZNÍ MATICE

Lineární algebra Kapitola 1 - Základní matematické pojmy

7. Lineární vektorové prostory

Algebraické struktury s jednou binární operací

0.1 Úvod do lineární algebry

HODNOST A DETERMINANT MATICE, INVERZNÍ MATICE

0.1 Úvod do lineární algebry

Matematický ústav Slezské univerzity v Opavě Učební texty k přednášce ALGEBRA II, letní semestr 2000/2001 Michal Marvan

Aplikovaná numerická matematika - ANM

Cílem této kapitoly je uvedení pojmu matice a jejich speciálních typů. Čtenář se seznámí se základními vlastnostmi matic a s operacemi s maticemi

Matematika (CŽV Kadaň) aneb Úvod do lineární algebry Matice a soustavy rovnic

Vektorové podprostory, lineární nezávislost, báze, dimenze a souřadnice

Matematický ústav Slezské univerzity v Opavě Učební texty k přednášce ALGEBRA I, zimní semestr 2000/2001 Michal Marvan. 4.

Drsná matematika I 5. přednáška Vektory a matice

Regulární matice. Věnujeme dále pozornost zejména čtvercovým maticím.

PŘEDNÁŠKA 2 POSLOUPNOSTI

rozumíme obdélníkovou tabulku

MATEMATIKA PRO PŘÍRODNÍ VĚDY LINEÁRNÍ ALGEBRA, DIFERENCIÁLNÍ POČET MPV, LADP TUL, ZS 2009/10

Kolik existuje různých stromů na pevně dané n-prvkové množině vrcholů?

D 11 D D n1. D 12 D D n2. D 1n D 2n... D nn

Lineární algebra II. Adam Liška. 9. února Zápisky z přednášek Jiřího Fialy na MFF UK, letní semestr, ak. rok 2007/2008

Symetrické a kvadratické formy

ALGEBRA. Téma 4: Grupy, okruhy a pole

2. ZÁKLADY MATICOVÉ ALGEGRY 2.1. ZÁKLADNÍ POJMY

Věta o dělení polynomů se zbytkem

Přednáška 6, 7. listopadu 2014

a počtem sloupců druhé matice. Spočítejme součin A.B. Označme matici A.B = M, pro její prvky platí:

Součin matice A a čísla α definujeme jako matici αa = (d ij ) typu m n, kde d ij = αa ij pro libovolné indexy i, j.

NALG 001 Lineární algebra a geometrie 1, zimní semestr MFF UK Doba řešení: 3 hodiny

Definice 13.1 Kvadratická forma v n proměnných s koeficienty z tělesa T je výraz tvaru. Kvadratická forma v n proměnných je tak polynom n proměnných s

1. Pologrupy, monoidy a grupy

1. Matice a maticové operace. 1. Matice a maticové operace p. 1/35

Vybrané kapitoly z matematiky

Soustavy lineárních rovnic

1 Linearní prostory nad komplexními čísly

Lineární algebra : Skalární součin a ortogonalita

Soustavy linea rnı ch rovnic

Učební texty k státní bakalářské zkoušce Matematika Vlastní čísla a vlastní hodnoty. študenti MFF 15. augusta 2008

Afinita je stručný název pro afinní transformaci prostoru, tj.vzájemně jednoznačné afinní zobrazení bodového prostoru A n na sebe.

Datum sestavení dokumentu: 11. června Lineární algebra 2. L ubomíra Balková a Emil Humhal

Uspořádanou n-tici reálných čísel nazveme aritmetický vektor (vektor), ā = (a 1, a 2,..., a n ). Čísla a 1, a 2,..., a n se nazývají složky vektoru

Transkript:

Matematický ústav Slezské univerzity v Opavě Učební texty k přednášce ALGEBRA I, zimní semestr 2000/200 Michal Marvan 7 Determinanty Determinant je jistá hodnota přiřazená čtvercové matici Geometricky determinant n-tého řádu vyjadřuje objem n-rozměrného rovnoběžnostěnu Definice a elementárníúpravy Definice Bud A čtvercová matice typu n/n nad polem P Položme det A sgn σ A σ A 2σ2 A nσn Prvek det A P se nazývá determinant matice A Číslo n se nazývá řád determinantu Používá se též označení A A 2 A s det A A 2 A 22 A 2s A r A r2 A rs Připomeňme, že S n je grupa permutací nan-prvkové množině {,,n} Každá taková permutace je bijekce σ : {,,n} {,,n}, kterou budeme chápat jako bijektivní zobrazení z množiny všech řádkových indexů do množiny všech sloupcových indexů matice A Ke každému řádku je pak vzájemně jednoznačně přiřazen sloupec Tudíž, každý součin A σ A 2σ2 A nσn je utvořen tak, že obsahuje právě jeden prvek z každého řádku a právě jeden prvek z každého sloupce Opatřen jest znaménkem sgn σ ( ) inv σ ± P příslušné permutace σ S n Příklad ) Jestliže n, pak grupa S n má jediný prvek id ( ),přičemž sgn(ι) Tudíž, det A sgn id A id A (Označení det A A se vyhýbáme) 2) Jestliže n 2, pak S n {id,τ}, kde id ( 2 ( 2), τ 2 2 ) Přitom sgn id, sgn τ, a tedy det A sgn id A id A 2id2 sgn τ A τ A 2τ2 A A 22 A 2 A 2 Vzorec pro determinant druhého řádu se snadno pamatuje: + A A 2 A A 22 A 2 A 2 A 2 A 22 3) Jestliže n 3, pak S 3 {id,σ,σ 2,τ,τ 2,τ 3 }, kde id ( ) 2 3 2 3, σ ( ) 2 3 2 3, σ2 ( 2 3 3 2), τ ( 2 3) 3 2, τ2 ( 2 3) 3 2, τ3 ( 2 3 2 3) Přitom sgn id sgn σ sgn σ 2, zatímco sgn τ sgn τ 2 sgn τ 3 Tudíž, det A A A 22 A 33 + A 2 A 23 A 32 + A 3 A 2 A 32 A A 23 A 32 A 3 A 22 A 3 A 2 A 2 A 33 Tento výsledek se nazývá Sarrusovo pravidlo pro výpočet determinantu třetího řádu:

7 Determinanty + A + A 2 A 3 A + 2 A 22 A 23 A 3 A 32 A 33 A A 2 A 3 A 2 A 22 A 23 A A 22 A 33 + A 2 A 32 A 3 + A 3 A 2 A 23 A 3 A 22 A 3 A 23 A 32 A A 33 A 2 A 2 4) Podobně lze získat vzorec pro determinant čtvrtého řádu, ten však má již dvacet čtyři sčítanců a je naprosto nevhodný k praktickým účelům Žádná jednoduchá obdoba Sarrusova pravidla pro n 4 neexistuje Tvrzení Je-li některý řádek matice A nulový, pak det A 0 Důkaz Je-li i-tý řádek nulový, pak je každý součin A σ A 2σ2 A nσn nulový, protože se v něm vyskytuje prvek A iσi 0 Tvrzení Jsou-li některé dva řádky matice A stejné, pak det A 0 Důkaz Je-li i-tý řádek stejný jako j-tý, pak máme A ik A jk pro každé k Zřejmě n 2 Bud τ ij transpozice vyměňující i, j I n, takže sgn τ ij Ke každé permutaci σ S n zaved me permutaci σ σ τ ij Máme sgn σ sgn σ sgn τ ij sgn σ Člen determinantu odpovídající permutaci σ pak je sgn σ A σ A iσ i A jσ j A nσ n sgn σ A σ A iσ j A jσi A nσn sgn σ A σ A iσi A jσ j A nσn, a je tedy právě roven členu odpovídajícímu permutaci σ, ale opatřený opačným znaménkem Společný příspěvek permutací σ, σ k součtu det A je pak roven nule Snadno se ověří, že σ σ a σ σ Množiny {σ, σ } jsou tedy dvojprvkové a tvoří rozklad množiny S n, jehožkaždátřída přispívá k součtu det A právě nulou, takže det A 0 Tvrzení (o elementárních úpravách determinantů) (i) Přičtenímc-násobku i-tého řádku k j-tému řádku se determinant nezmění: A A 2 A n A i + ca j A i2 + ca j2 A in + ca jn A n A n2 A nn 2 A A 2 A n A i A i2 A in A n A n2 A nn

7 Determinanty (ii) Vynásobeními-tého řádku determinantu prvkem c P se determinant vynásobí prvkem c: A A 2 A n A A 2 A n ca i ca i2 ca in c A i A i2 A in A n A n2 A nn A n A n2 A nn (iii) Výměnou i-tého a j-tého řádku, i j, determinant změní znaménko: A A 2 A n A A 2 A n A i A i2 A in A j A j2 A jn A j A j2 A jn A i A i2 A in A n A n2 A nn A n A n2 A nn Důkaz Bud A upravená matice (i) Je-li A je matice vzniklápřičtením c-násobku j-tého řádku k i-tému řádku matice, pak A iσi + ca jσi,načež A iσ i det A sgn σ A σ A iσ i A jσ j A nσ n sgn σ A σ (A iσi + ca jσi ) A jσ j A nσn sgn σ A σ A iσi A jσ j A nσn + c σ S n sgn σ A σ A jσi A jσ j A nσn det A + c 0 det A Zde σ S n sgn σ A σ A jσi A jσ j A nσn 0, protože se jedná o determinant z matice, která má i-tý řádek stejný jako j-tý (ii) Jestliže A je matice vzniklá vynásobením i-tého řádku matice A prvkem c, pak A iσ i ca iσi, kdežto A jσ j A jσ j pro j itudíž, det A sgn σ A σ A iσ i A nσ n sgn σ A σ ca iσi A nσn c σ S n sgn σ A σ A iσi A nσn c det A 3

7 Determinanty (iii) Je-li A matice vzniklá výměnou i-tého a j-tého řádku, potom A ik A jk pro každé k Označme σ permutaci σ τ ij Pakσ i σ j a σ j σ i, ale σ k σ k pro k i, j amáme det A sgn σ A σ A iσ i A jσ j A nσ n sgn σ A σ A jσi A iσ j A nσn sgn σ A σ A iσ j A jσi A nσn sgn σ A σ A iσ i A jσ j A nσ n σ S n sgn σ A σ A iσ i A jσ j A nσ n det A Třetí rovnost plyne z komutativního zákona pro násobení, pátá plyne z rovnosti sgn σ sgn σ, zatímco poslední rovnost je důsledkem faktu, že přiřazení σ σ je bijekce S n S n, a proto σ probíhá celou množinu S n, pokud σ probíhá celou množinu S n (Tvrzení lze dokázat i tak, že výměnu dvou řádků vyjádříme jako posloupnost několika úprav prvního a druhého typu) Cvičení Odvod te vztah mezi det(ca) a det A Tvrzení Platí det E Důkaz Víme, že E ii pro každé i, ale E ij 0 pro každou dvojici i j V součtu det E sgn σ E σ E iσi E nσn se pak vyskytuje právě jeden nenulový sčítanec, a sice E E nn, se znaménkem sgn(id) Pro ostatní permutace σ id je totiž alespoň jednou i σ i, a proto E iσi 0, načež celý součin E σ E nσn je nula Tvrzení Bud A čtvercová matice, bud A matice k ní transponovaná Pak det A det A Důkaz Počítejme: det A sgn σ A σ A iσ i A nσ n sgn σ A σ A σi i A σn n sgn σ A σ sgn σ A σ A iσ i A iσ i A nσ n A nσ n det A Třetí rovnost dostaneme uspořádáním součinitelů A σi i podle vzrůstajícího prvního indexu 4

7 Determinanty Cvičení Necht A M nn (P) splňuje A A (taková matice se nazývá antisymetrická) Ukažte, že je-li n liché číslo, pak det A 0 Problém k řešení Bud te (x, y ), (x 2, y 2 ) dva body v rovině R 2 Ukažte, že determinant x y x 2 y 2 jest roven obsahu rovnoběžníka s vrcholy (0, 0), (x, y ), (x 2, y 2 ) [čtvrtým vrcholem je (x +x 2, y +y 2 )] Bud te (x, y, z ), (x 2, y 2, z 2 ), (x 3, y 3, z 3 ) tři body v prostoru R 3 Ukažte, že determinant x y z x 2 y 2 z 2 x 3 y 3 z 3 jest roven obsahu rovnoběžnostěnu s vrcholy (0, 0, 0), (x, y, z ), (x 2, y 2, z 2 ), (x 3, y 3, z 3 ) 2 Výpočet determinantu Připomeňme, že elementárními úpravami můžeme libovolnou matici A převést na Gauss Jordanův tvar B Tyto úpravy sice mění hodnotu determinantu, ale známým způsobem Jak již víme, nastávají dva případy: () B E; (2) B má poslední řádek nulový V obou případech známe hodnotu det B: v prvním det B, ve druhém det B 0 Pak ovšem lze určit i hodnotu det A Dokonce stačí uskutečnit převod jen na tzv trojúhelníkový tvar, kdy pod hlavní diagonálou { A ii } leží samé nuly Definice Čtvercová matice A je v trojúhelníkovém tvaru, jestliže A ij 0 kdykoliv i > j Každá matice, která je ve schodovitém tvaru, je zřejmě i ve tvaru trojúhelníkovém Vidíme, že každou matici lze elementárními úpravami převést na trojúhelníkový tvar Tvrzení Determinant trojúhelníkové matice je roven součinu prvků A ii Důkaz Bud dána trojúhelníková matice A Rozeznávejme dva případy () Je-li některý prvek A ii nulový, pak je součin A A 22 A nn nulový Ale i na levé straně máme nulu při převodu matice A na Gauss Jordanův tvar B totiž v i-tém sloupci nenalezneme hlavní prvek, což, jak víme, má zanásledek, že B má nulový posledního řádek Tudíž, det B 0, načež i det A 0 (2) Jsou-li všechny prvky hlavní diagonály nenulové, pak při převodu matice A na Gauss Jordanův tvar provádíme následující úpravy: (a) pro všechna i,,n vynásobme i-tý řádek prvkem /A ii ; (b) přičítáním vhodných násobků řádků vynulujme všechny prvky nad hlavní diagonálou Takto vzniklý Gauss Jordanův tvar je jednotková matice E Při úpravách (a) je nutno kompenzovat změny v hodnotě determinantu; při úpravách (b) se determinant 5

7 Determinanty nemění Dostáváme A A 2 A n A 2 /A A n /A 0 A det A 22 A 2n (a) 0 A A A 22 A nn 2n /A 22 0 0 A nn 0 0 0 0 (b) 0 0 A A 22 A nn A A 22 A nn 0 0 Prakticky provádíme výpočet determinantu tak, že jej převedeme na schodovitý tvar a pak jeho hodnotu určíme z předchozího tvrzení Nesmíme ovšem zapomenout na změny v hodnotě determinantu, způsobené jednotlivými úpravami Pro numerické determinanty je metoda dostatečně efektivní Příklad Výpočet hodnoty determinantu může probíhat např takto: 3 2 2 0 2 0 2 0 2 0 3 2 0 5 2 5 0 2 5 2 0 2 0 0 4 0 4 2 0 5 0 2 5 5 ( 3 5 0 0 3 ) 3 5 Ověřte samostatně, že Sarrusovým pravidlem získáme týž výsledek 3 Cauchyho věta Cauchyho věta Bud te A, Bdvě čtvercové matice Pak platí det(ab) det A det B Důkaz Rozeznávejme několik případů: () Bud A některá z elementárních matic E i (c), E ij (c), E ij Podle věty o elementárních úpravách determinantů dostáváme det(e i (c) B) c det B det E i (c) det B, podobně det(e ij (c) B) det B det E ij (c) det B, a nakonec det(e ij B) det B det E ij det B Tvrzení platí (2) Dále bud A Q Q 2 Q N součin několika elementárních matic Dokazujeme matematickou indukcí vzhledem k N Pro N viz () Indukční krok: Cvičení (3a) Necht při převádění matice A na Gauss Jordanův tvar dospějeme k jednotkové matici V tomto případě A je součin elementárních matic (proč?), což jejiž dokázaný případ (2) 6

7 Determinanty (3b) Necht při převádění matice A na Gauss Jordanův tvar dojdeme k matici N s nulovým posledním řádkem, det N 0 Opět A QN pro nějakou matici Q, která je součinem elementárních matic, a proto det A det(qn) det Q det N 0 Na druhé straně, AB QNB, ale matice NB má také nulový poslední řádek (ověřte), a proto analogicky det(ab) det Q det(nb) 0 Celkem det A det B 0 det(ab) Cauchyho věta vlastně praví, že determinant je homomorfismus multiplikativních pologrup (M nn (P), ) (P, ) Pozor! Determinant není homomorfismus aditivních pologrup Cvičení Dokažte, že det A /det A Cvičení Pro determinanty lišící se pouze v jedom řádku platí A A n A A n A A n A i A in + A i A in A i + A i A in + A in A n A nn A n A nn A n A nn Dokažte Níže se nám bude hodit ještě jedno lemma Lemma Platí A A k A,k+ A n A A k A k+,k+ A k+,n A k A kk A k,k+ A k,n 0 0 A k+,k+ A k+,n A k A kk A n,k+ A nn 0 0 A n,k+ A nn Říkáme, že determinant A se rozpadl na subdeterminanty: subdeterminant A řádu k a subdeterminant A řádu n k Stručně ale výstižně naše pak tvrzení vyjadřujeme zápisem A X 0 A A A Důkaz Determinant vlevo jest det A σ sgn σ A σ A kσk A k+,σk+ A nσn Každá permutace, která některé i > k zobrazuje na σ i k přispívá k součtu det A nulou, protože A iσi 0 Tudíž, stačí sčítat jen přes permutace splňující i > k σ i > k ( ) 7

7 Determinanty Označme I n {, 2,,k}, I n {k +, k + 2,,n} Podmínka ( ) znamená, že σ zobrazuje I n do I n,načež také I n do I n (protože σ je bijekce) Každou takovou permutaci σ pak můžeme považovat za dvojici permutací σ : I n I n a σ : I n I n : 2 k k + k + 2 n σ σ 2 k k + k + 2 n Zřejmě přitom inv σ inv σ + inv σ (proč?) Tudíž det A sgn σ A σ A kσk A k+,σk+ A nσn σ sgn σ sgn σ A σ A kσ k A k+,σ σ,σ k+ nσ n ( ) ( ) sgn σ A σ A kσ k sgn σ A k+,σ k+ nσ n σ σ det A det A 4 Minory, kofaktory a Laplaceův rozvoj Determinant řádu n lze převést na součet n determinantů řádu n Definice Bud det A determinant řádu n Bud A matice vzniklá vynecháním i-tého řádku a j-tého sloupce Determinant det A řádu n označíme Ā ij ; nazývá seminor Prvek  ij ( ) i+ j Ā ij se nazývá kofaktor (nebo též algebraický doplněk) prvku A ij Laplaceova věta (o rozvoji determinantu) Pro každý index i,,n platí det A  i A i ++  in A in Uvedený vztah se nazývá Laplaceův rozvoj podle i-tého řádku 8

7 Determinanty Důkaz Počítejme det A A A, j A j A, j+ A n A i A i, j A ij A i, j+ A in A n A n, j A nj A n, j+ A nn n j A A, j A j A, j+ A n 0 0 A ij 0 0 A n A n, j A nj A n, j+ A nn n j A ij A A, j A j A, j+ A n 0 0 0 0 A n A n, j A nj A n, j+ A nn Ukažme, že A A, j A j A, j+ A n 0 0 0 0 A n A n, j A nj A n, j+ A nn  ij Vyměňujme v tomto determinantu i-tý řádek (0,, 0,, 0,, 0) s následujícími řádky tak dlouho, až se ocitne na nejspodnější pozici; k tomu je třeba n i výměn Poté vyměňujme j-tý sloupec (A j,,a i, j,, A i+, j,,a nj ) snásledujícími sloupci tak dlouho, až se ocitne na poslední pozici; k tomu je třeba n j výměn Determinant, který takto vznikne, je rozpadlý determinant Ā ij det() Ā ij Výměnami řádků a sloupců se hodnota determinantu vynásobila číslem ( ) i ( ) j ( ) i + j ( ) i+ j 2 ( ) i+ j Celkem det A ( ) i+ j Ā ij  ij adůkaz je hotov 9

7 Determinanty 5 Adjungovaná matice Definice Bud A čtvercová matice Utvořme matici  kofaktorů  ij Položme adj A  Matice adj A se nazývá adjungovaná k matici A Tvrzení Bud A čtvercová matice s nenulovým determinantem Pak je invertibilní a platí A adj A det A Důkaz Násobme A adj A: (A adj A) ij k A ik  kj k A ik  jk Je-li i j, dostáváme k A ik  ik det A podle Laplaceovy věty Je-li i j, dostáváme nulu Skutečně, utvořme matici A, která seoda liší tím, že j-tý řádek je kopií i-tého, takže det A 0 (proč?) Podle Laplaceovy věty zase A ik  jk A ikâ jk det A 0 k k Vidíme, že matice A adj A je diagonální,přičemž na hlavní diagonále se stále opakuje prvek det A P Tudíž, A adj A det A E Nyní stačí na obou stranách násobit zleva maticí A adělit nenulovým determinantem det A adůkaz je hotov Tvrzení Čtvercová matice A je invertibilní právě tehdy, když det A 0 Důkaz Invertibilita v případě det A 0 byla dokázánavpředchozím tvrzení Necht naopak det A 0 Připust me, že A je invertibilní s inverzí B Pak což je spor det E det(ab) det A det B 0, Příklad Matice ( a b ) A c d je invertibilní právě tehdy, když ad bc det A 0, načež A ( d b ) ad bc c a Cvičení Vypočtěte det adj A Návod: adj A A det A 0