Formula for detA
先看一下determinant最核心的三个性质:
1.detI=1
2.sign reverse with row exchange
3.det is linear in each row separately
现在我们要用这三个性质来推出detA的一般公式
先看一下2*2的例子:
∣∣∣acbd∣∣∣=∣∣∣ac0d∣∣∣+∣∣∣0cbd∣∣∣=∣∣∣ac00∣∣∣+∣∣∣a00d∣∣∣+∣∣∣0cb0∣∣∣+∣∣∣00bd∣∣∣=∣∣∣a00d∣∣∣+∣∣∣0cb0∣∣∣=ad−cb
由这个简单的例子我们可以推广到n*n
我们想象一下,如果是3*3,我们会分解出3*3*3 = 27个矩阵,但是里面很多矩阵的det都为0,那么哪些不为0,答案是排列,即为3! = 6个。
看一下3*3的例子
∣∣∣∣a11a21a31a12a22a32a13a23a33∣∣∣∣=∣∣∣∣a11000a22000a33∣∣∣∣+∣∣∣∣a110000a320a230∣∣∣∣+∣∣∣∣0a210a120000a33∣∣∣∣+∣∣∣∣00a31a12000a230∣∣∣∣+∣∣∣∣0a21000a32a1300∣∣∣∣+∣∣∣∣00a310a220a1300∣∣∣∣=
a11a22a33−a11a32a23−a21a12a33+a31a12a23+a21a32a13−a31a22a13
OK,我们来看看n * n 的一般公式:
看一个例子:
通过big formula,我们很容易就得出这个矩阵的det为0,为奇异矩阵
Cofactor formula
我们回到这个例子
∣∣∣∣a11a21a31a12a22a32a13a23a33∣∣∣∣=∣∣∣∣a11000a22000a33∣∣∣∣+∣∣∣∣a110000a320a230∣∣∣∣+∣∣∣∣0a210a120000a33∣∣∣∣+∣∣∣∣00a31a12000a230∣∣∣∣+∣∣∣∣0a21000a32a1300∣∣∣∣+∣∣∣∣00a310a220a1300∣∣∣∣=
a11a22a33−a11a32a23−a21a12a33+a31a12a23+a21a32a13−a31a22a13
这个矩阵的det用cofactors表示如下:
a11(a22a33−a23a32)+a12()+a13()
我们需要把注意力集中在括号里的式子,来看看选择a11的情况:
a11对应的cofactor即剩下的2(n - 1)行2(n - 1)列的det(还要添加上符号,根据选择元素的i和j之和为奇数还是偶数确定,若为偶数,则为正号,若为奇数,则为负号)
cofactor的定义如下:
来看一个2*2的例子:
Tridiagonal matrices
得出三对角线矩阵det的规律后,我们可以继续求得|A5| = 0,|A6| = 1,|A7| = 1,它的det是以6为循环的奇妙的组合。