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§ 8。决定因素
1. AN 自同态的决定因素
设 M M M 为 A A A 模,其有限基为 n n n 元素,u u u 自同态为 M M M 。 A A A -模块⋀ n ( M ) \bigwedge^n(M) ⋀ n ( M ) 是单源自由模,即与A A A 同构的(no. 8,推论1到定理1); ⋀ n ( u ) \bigwedge^n(u) ⋀ n ( u ) 是模的自同态,因此是唯一确定的比率λ ∈ A \lambda \in A λ ∈ A 的位似 z ↦ λ z z \mapsto \lambda z z ↦ λ z (II, § 2, no. 3,命题 5)。
通过 § 7, no. 2 的公式 (4),det u \det u det u 是唯一标量,使得
(1)
u ( x 1 ) ∧ u ( x 2 ) ∧ ⋯ ∧ u ( x n ) = ( det u ) ⋅ x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n
u(x_1) \wedge u(x_2) \wedge \cdots \wedge u(x_n) = (\det u) \cdot x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n
u ( x 1 ) ∧ u ( x 2 ) ∧ ⋯ ∧ u ( x n ) = ( det u ) ⋅ x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n 每序列 ( x i ) 1 ≤ i ≤ n (x_i)_{1 \leq i \leq n} ( x i ) 1 ≤ i ≤ n n n n 元素 M M M 。如果 det ( u ) = 1 \det(u) = 1 det ( u ) = 1 ,u u u 被称为*单模*。
(2)
det ( u ∘ v ) = ( det u ) ( det v ) .
\det(u \circ v) = (\det u)(\det v).
det ( u ∘ v ) = ( det u ) ( det v ) .
(ii) det ( 1 M ) = 1 \det(1_M) = 1 det ( 1 M ) = 1 ; 对于 M M M 、det u \det u det u 中的每个自同构 u u u 可逆于 A A A 和
(3)
det ( u − 1 ) = ( det u ) − 1 .
\det(u^{-1}) = (\det u)^{-1}.
det ( u − 1 ) = ( det u ) − 1 .
如果 n n n 是 M M M 的维数,则紧随关系 ⋀ n ( u ∘ v ) = ( ⋀ n ( u ) ) ∘ ( ⋀ n ( v ) ) \bigwedge^n(u \circ v) = (\bigwedge^n(u)) \circ (\bigwedge^n(v)) ⋀ n ( u ∘ v ) = ( ⋀ n ( u )) ∘ ( ⋀ n ( v )) § 7, no. 2、公式 (3))。
设 M M M 为自由 A A A 模,具有有限基 ( e i ) 1 ≤ i ≤ n (e_i)_{1 \leq i \leq n} ( e i ) 1 ≤ i ≤ n ;给定 n n n 元素的序列 ( x i ) 1 ≤ i ≤ n (x_i)_{1 \leq i \leq n} ( x i ) 1 ≤ i ≤ n M M M ,这个序列 相对于 给定的基 ( e i ) (e_i) ( e i ) 的行列式,当不会引起混淆时用 det ( x 1 , x 2 , … , x n ) \det(x_1, x_2, \ldots, x_n) det ( x 1 , x 2 , … , x n ) 表示基,是自同态 u u u 或 M M M 的行列式,使得 u ( e i ) = x i u(e_i) = x_i u ( e i ) = x i 对应 1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n 。然后公式 (1)
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = det ( x 1 , x 2 , … , x n ) e 1 ∧ e 2 ∧ ⋯ ∧ e n
x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n = \det(x_1, x_2, \ldots, x_n) \ e_1 \wedge e_2 \wedge \cdots \wedge e_n
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = det ( x 1 , x 2 , … , x n ) e 1 ∧ e 2 ∧ ⋯ ∧ e n
这个关系将M n M^n M n 的映射( x i ) ↦ det ( x 1 , x 2 , … , x n ) (x_i) \mapsto \det(x_1, x_2, \ldots, x_n) ( x i ) ↦ det ( x 1 , x 2 , … , x n ) 表征为A A A 。它表明这个映射是一个 交错的 n 线性形式 。由于,凭借§ 7, no. 4,命题 7,交错的n n n 线性形式的A A A 模与⋀ n ( M ) \bigwedge^n(M) ⋀ n ( M ) 的对偶同构,而⋀ n ( M ) \bigwedge^n(M) ⋀ n ( M ) 与A A A 同构的,可见*每交错的 M n M^n M n 上的 n 线性形式可以写成*
( x 1 , … , x n ) ↦ α det ( x 1 , x 2 , … , x n ) (x_1, \ldots, x_n) \mapsto \alpha \det(x_1, x_2, \ldots, x_n) ( x 1 , … , x n ) ↦ α det ( x 1 , x 2 , … , x n )
对于一些α ∈ A \alpha \in A α ∈ A 。
设 M M M 为自由 A A A 模块,其有限基 ( e i ) 1 ≤ i ≤ n (e_i)_{1 \leq i \leq n} ( e i ) 1 ≤ i ≤ n 和 v v v 自同态为 M M M 。对于 n n n 元素 M M M 中的每个序列 ( x i ) 1 ≤ i ≤ n (x_i)_{1 \leq i \leq n} ( x i ) 1 ≤ i ≤ n ,
det ( v ( x 1 ) , … , v ( x n ) ) = ( det v ) det ( x 1 , … , x n ) .
\det(v(x_1), \ldots, v(x_n)) = (\det v) \det(x_1, \ldots, x_n).
det ( v ( x 1 ) , … , v ( x n )) = ( det v ) det ( x 1 , … , x n ) .
如果 u u u 是 M M M 的自同态,使得 u ( e i ) = x i u(e_i) = x_i u ( e i ) = x i 对于所有 i i i ,则
v ( x i ) = ( v ∘ u ) ( e i )
v(x_i) = (v \circ u)(e_i)
v ( x i ) = ( v ∘ u ) ( e i )
因此,(5) 由(2) 得出。
2. 有限维自由模的刻画自同构
令M M M 为有限维自由A A A 模,且u u u 自同态为M M M 。以下条件是等效的:* (a) u u u 是双射; (b) u u u 是右可逆的(II, § 1, no. 9,推论 1 到命题 15); (c) u u u 是可逆的(II, § 1, no. 9,推论 2 到命题 15); (d) u u u 是满射; (e) det u \det u det u 在 A A A 中是可逆的。
引用了 5 · 被以下引用 5 引用了 推论 1, II § 1 , 命题 15 , 推论 2, II § 1 , 命题 3, III § 7 , 定理 2, III § 7
被以下引用 § 8. 。决定因素 , 注 , 命题 11 , 命题 3 , 命题 3, III § 9
设( e i ) 1 ≤ i ≤ n (e_i)_{1 \leq i \leq n} ( e i ) 1 ≤ i ≤ n 为M M M 中的基。如果 x i = u ( e i ) x_i = u(e_i) x i = u ( e i ) 对应 1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n ,则
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = ( det u ) e 1 ∧ e 2 ∧ ⋯ ∧ e n .
x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n = (\det u) e_1 \wedge e_2 \wedge \cdots \wedge e_n.
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = ( det u ) e 1 ∧ e 2 ∧ ⋯ ∧ e n .
由§ 7, no. 9,定理 2 M M M 的x i x_i x i 到形式基的充要条件是,det u \det u det u 是A A A 的可逆元;这就证明了(a)和(e)的等价。观察到 (a) 显然隐含了条件 (b)、(c) 和 (d) 中的每一个;还需要证明条件 (b)、(c) 和 (d) 中的每一个都蕴涵 (e)。现在,如果存在M M M 的自同态v v v 使得v ∘ u = 1 M v \circ u = 1_M v ∘ u = 1 M 或u ∘ v = 1 M u \circ v = 1_M u ∘ v = 1 M ,则( det v ) ( det u ) = 1 (\det v)(\det u) = 1 ( det v ) ( det u ) = 1 以及det u \det u det u 在A A A 中是可逆的。如果 u u u 是满射,⋀ n ( u ) \bigwedge^n(u) ⋀ n ( u ) (§ 7, no. 2, 命题 3) 也是满射,在 A A A 中 det u u u 的其他字位似是满射,这立即意味着 det u u u 是可逆的。
与定理 1 的证明相同的记号,对于u u u 是单射的,x i x_i x i 线性无关是充分必要的。通过§ 7, no. 9,命题 12,关系λ x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = 0 \lambda x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n = 0 λ x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = 0 (与λ ∈ A \lambda \in A λ ∈ A )暗示λ = 0 \lambda = 0 λ = 0 是必要且充分的。但这等价于λ ( det u ) = 0 \lambda (\det u) = 0 λ ( det u ) = 0 ,因为e 1 ∧ ⋯ ∧ e n e_1 \wedge \cdots \wedge e_n e 1 ∧ ⋯ ∧ e n 是Λ n ( M ) \Lambda^n(M) Λ n ( M ) 的基; 从而命题。
3. 平方矩阵的行列式
令I I I 为型( I , I ) (I, I) ( I , I ) 在环A A A 上的有限集合、A A A 交换环和X X X 平方矩阵 (II, § 10, no. 7)。 A A A 模A I A^I A I 的自同态u u u 的行列式,其矩阵相对于A I A^I A I 的典范基为X X X ,称为X X X 的行列式,表示为det X \det X det X .
引用了 1 引用了 II § 10. 。 矩阵
如果X = ( ξ i j ) ( i , j ) ∈ I × I X = (\xi_{ij})_{(i,j) \in I \times I} X = ( ξ ij ) ( i , j ) ∈ I × I 和( e i ) i ∈ I (e_i)_{i \in I} ( e i ) i ∈ I 是A I A^I A I 的典范基,则自同态u u u 由下式给出
u ( e i ) = ∑ j ∈ J ξ j i e j .
u(e_i) = \sum_{j \in J} \xi_{ji} e_j.
u ( e i ) = j ∈ J ∑ ξ j i e j .
当I = { 1 , n } ⊂ N I = \{1, n\} \subset \mathbf{N} I = { 1 , n } ⊂ N 时,如果我们将i ∈ I i \in I i ∈ I 写成x i = u ( e i ) x_i = u(e_i) x i = u ( e i ) ,那么X X X 的行列式就定义在关系中
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = ( det X ) e 1 ∧ e 2 ∧ ⋯ ∧ e n
x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n = (\det X) e_1 \wedge e_2 \wedge \cdots \wedge e_n
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = ( det X ) e 1 ∧ e 2 ∧ ⋯ ∧ e n 在其他字中,det X \det X det X 等于A n A^n A n 相对于典范基的行列式det ( x 1 , x 2 , … , x n ) \det(x_1, x_2, \ldots, x_n) det ( x 1 , x 2 , … , x n ) 。因而:
对于 A n A^n A n 的 n n n 向量 x 1 , … , x n x_1, \ldots, x_n x 1 , … , x n ,令 X ( x 1 , … , x n ) X(x_1, \ldots, x_n) X ( x 1 , … , x n ) 表示阶 n n n 的平方矩阵,其第 i i i -第列为x i x_i x i 换1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n 。然后映射*
( x 1 , … , x n ) ↦ det ( X ( x 1 , … , x n ) )
(x_1, \ldots, x_n) \mapsto \det(X(x_1, \ldots, x_n))
( x 1 , … , x n ) ↦ det ( X ( x 1 , … , x n )) *
( A n ) n (A^n)^n ( A n ) n 到
A A A 的交错的和
n n n 是线性的。
特别地,其中两个列相等的矩阵的行列式是零。如果对矩阵的列执行置换,则新矩阵的行列式等于旧矩阵的行列式乘以ε σ \varepsilon_{\sigma} ε σ 。如果向矩阵中的一个列添加一个不同指标的列的标量倍数,则新矩阵的行列式等于旧的行列式。
更一般地,令M M M 为有限维n n n 的自由A A A 模,并令( e i ) i ∈ I (e_i)_{i \in I} ( e i ) i ∈ I 为M M M 的基;对于M M M 的每个自同构u u u ,如果相对于基( e i ) (e_i) ( e i ) ,X X X 是u u u 的矩阵,那么
det ( u ) = det ( X )
\det(u) = \det(X)
det ( u ) = det ( X )
从定义开始如下。
当I = { 1 , n } I = \{1, n\} I = { 1 , n } 时,X X X 的行列式也表示为
det ( ξ i j ) 1 ≤ i ≤ n , 1 ≤ j ≤ n
\det(\xi_{ij})_{1 \leq i \leq n, 1 \leq j \leq n}
det ( ξ ij ) 1 ≤ i ≤ n , 1 ≤ j ≤ n
或者简单地 det ( ξ i j ) \det(\xi_{ij}) det ( ξ ij ) 如果这不会引起混乱,或者也
∣ ξ 11 ξ 12 … ξ 1 n ξ 21 ξ 22 … ξ 2 n … … … … ξ n 1 ξ n 2 … ξ n n ∣
\begin{vmatrix}
\xi_{11} & \xi_{12} & \ldots & \xi_{1n} \\
\xi_{21} & \xi_{22} & \ldots & \xi_{2n} \\
\ldots & \ldots & \ldots & \ldots \\
\xi_{n1} & \xi_{n2} & \ldots & \xi_{nn}
\end{vmatrix}
ξ 11 ξ 21 … ξ n 1 ξ 12 ξ 22 … ξ n 2 … … … … ξ 1 n ξ 2 n … ξ nn
当X = 1 X = 1 X = 1 时,矩阵X X X 称为幺模。
(1)空矩阵的行列式等于1; 阶 1 的平方矩阵的行列式等于这个矩阵的唯一元素。对于阶 2 中的矩阵
( ξ 11 ξ 12 ξ 21 ξ 22 )
\begin{pmatrix}
\xi_{11} & \xi_{12} \\
\xi_{21} & \xi_{22}
\end{pmatrix}
( ξ 11 ξ 21 ξ 12 ξ 22 )
那么,在上面的记号中,
x 1 ∧ x 2 = ( ξ 11 e 1 + ξ 21 e 2 ) ∧ ( ξ 12 e 1 + ξ 22 e 2 ) = ξ 11 ξ 22 e 1 ′ ∧ e 2 + ξ 21 ξ 12 e 2 ∧ e 1
x_1 \wedge x_2 = (\xi_{11} e_1 + \xi_{21} e_2) \wedge (\xi_{12} e_1 + \xi_{22} e_2) = \xi_{11} \xi_{22} e_1' \wedge e_2 + \xi_{21} \xi_{12} e_2 \wedge e_1
x 1 ∧ x 2 = ( ξ 11 e 1 + ξ 21 e 2 ) ∧ ( ξ 12 e 1 + ξ 22 e 2 ) = ξ 11 ξ 22 e 1 ′ ∧ e 2 + ξ 21 ξ 12 e 2 ∧ e 1
whence
∣ ξ 11 ξ 12 ξ 21 ξ 22 ∣ = ξ 11 ξ 22 − ξ 12 ξ 21 .
\begin{vmatrix}
\xi_{11} & \xi_{12} \\
\xi_{21} & \xi_{22}
\end{vmatrix} = \xi_{11} \xi_{22} - \xi_{12} \xi_{21}.
ξ 11 ξ 21 ξ 12 ξ 22 = ξ 11 ξ 22 − ξ 12 ξ 21 .
我们将 nos 的一些结果翻译成矩阵的语言。 1 和 2:
如果X X X 和Y Y Y 是交换环A A A 上的两个方阵且具有相同的有限索引集合,则
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 命题 1
被以下引用 § 8. 。决定因素
det ( X Y ) = ( det X ) ( det Y ) .
\det(XY) = (\det X)(\det Y).
det ( X Y ) = ( det X ) ( det Y ) .
为了使 X 可逆,det X 是 A 的可逆元是充分必要的,然后
(9)
det ( X − 1 ) = ( det X ) − 1 .
\det(X^{-1}) = (\det X)^{-1}.
det ( X − 1 ) = ( det X ) − 1 .
这紧接着no. 1、命题 1 和no. 2、定理 1。
如果 P 是可逆的平方矩阵,则 det ( P X P − 1 ) = det X \det(PXP^{-1}) = \det X det ( P X P − 1 ) = det X 由 (8) 和 (9) 得到。
For the columns of a square matrix X of finite order to be linearly independent, it is necessary and sufficient that det X be not a divisor of zero in A.
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 命题 3
被以下引用 推论 2
4. 行列式的计算
设 A 为交换环,M 自由A-模以及基 ( e j ) j ∈ J (e_j)_{j \in J} ( e j ) j ∈ J ,其中索引集合 J 是全序的。对于每个整数 p ≤ C a r d ( J ) p \leq \mathrm{Card}(J) p ≤ Card ( J ) 、每个交错的 p 线性函数 f : M p → N f : M^p \to N f : M p → N (其中 N 为 A-模)以及 M ( 1 ≤ i ≤ p ) (1 \leq i \leq p) ( 1 ≤ i ≤ p ) 的 p 元素 x i = ∑ j ∈ J ξ j i e j x_i = \sum_{j \in J} \xi_{ji} e_j x i = ∑ j ∈ J ξ j i e j 的每个族,
f ( x 1 , x 2 , … , x p ) = ∑ j 1 < j 2 < ⋯ < j p ( ∑ σ ∈ S p ε σ ⋅ ξ j σ ( 1 ) , 1 ξ j σ ( 2 ) , 2 ⋯ ξ j σ ( p ) , p ) f ( e j 1 , … , e j p )
f(x_1, x_2, \ldots, x_p)
= \sum_{j_1 < j_2 < \cdots < j_p} \left( \sum_{\sigma \in S_p} \varepsilon_\sigma \cdot \xi_{j_{\sigma(1)}, 1} \xi_{j_{\sigma(2)}, 2} \cdots \xi_{j_{\sigma(p)}, p} \right) f(e_{j_1}, \ldots, e_{j_p})
f ( x 1 , x 2 , … , x p ) = j 1 < j 2 < ⋯ < j p ∑ σ ∈ S p ∑ ε σ ⋅ ξ j σ ( 1 ) , 1 ξ j σ ( 2 ) , 2 ⋯ ξ j σ ( p ) , p f ( e j 1 , … , e j p )
其中* ( j k ) 1 ≤ k ≤ p (j_k)_{1 \leq k \leq p} ( j k ) 1 ≤ k ≤ p *穿过 J 的 p 元素的严格递增的序列的集合。
引用了 1 引用了 推论 1, III § 7
现在
f ( x 1 , … , x p ) = ∑ ( j k ) ξ j 1 , 1 ξ j 2 , 2 ⋯ ξ j p , p f ( e j 1 , e j 2 , … , e j p )
f(x_1, \ldots, x_p) = \sum_{(j_k)} \xi_{j_1, 1} \xi_{j_2, 2} \cdots \xi_{j_p, p} f(e_{j_1}, e_{j_2}, \ldots, e_{j_p})
f ( x 1 , … , x p ) = ( j k ) ∑ ξ j 1 , 1 ξ j 2 , 2 ⋯ ξ j p , p f ( e j 1 , e j 2 , … , e j p )
其中 ( j k ) 1 ≤ k ≤ p (j_k)_{1 \leq k \leq p} ( j k ) 1 ≤ k ≤ p 贯穿 J 的 p 元素的*所有* 序列;那么只需将 § 7, no. 4 的推论 1 到命题 7 应用到 f 即可。
特别地,如果 J 是有限的并且有 n 元素和 x i = ∑ j ∈ J ξ j i e j x_i = \sum_{j \in J} \xi_{ji} e_j x i = ∑ j ∈ J ξ j i e j ( 1 ≤ i ≤ n ) (1 \leq i \leq n) ( 1 ≤ i ≤ n ) 是 M 的 n 元素,则
(11)
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = ( ∑ σ ∈ S n ε σ ξ j σ ( 1 ) , 1 ξ j σ ( 2 ) , 2 ⋯ ξ j σ ( n ) , n ) e j 1 ∧ e j 2 ∧ ⋯ ∧ e j n
x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n
= \left( \sum_{\sigma \in S_n} \varepsilon_\sigma \xi_{j_{\sigma(1)}, 1} \xi_{j_{\sigma(2)}, 2} \cdots \xi_{j_{\sigma(n)}, n} \right) e_{j_1} \wedge e_{j_2} \wedge \cdots \wedge e_{j_n}
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = ( σ ∈ S n ∑ ε σ ξ j σ ( 1 ) , 1 ξ j σ ( 2 ) , 2 ⋯ ξ j σ ( n ) , n ) e j 1 ∧ e j 2 ∧ ⋯ ∧ e j n
其中( j k ) 1 ≤ k ≤ n (j_k)_{1 \leq k \leq n} ( j k ) 1 ≤ k ≤ n 是J的n个元素中唯一的序列排列在递增阶,从而
(12)
det ( x 1 , x 2 , … , x n ) = ∑ σ ∈ S ε σ ⋅ ξ j σ ( 1 ) , 1 ξ j σ ( 2 ) , 2 ⋯ ξ j σ ( n ) , n .
\det(x_1, x_2, \ldots, x_n) = \sum_{\sigma \in S} \varepsilon_\sigma \cdot \xi_{j_{\sigma(1)}, 1} \xi_{j_{\sigma(2)}, 2} \cdots \xi_{j_{\sigma(n)}, n}.
det ( x 1 , x 2 , … , x n ) = σ ∈ S ∑ ε σ ⋅ ξ j σ ( 1 ) , 1 ξ j σ ( 2 ) , 2 ⋯ ξ j σ ( n ) , n .
当记号为引理 1 时,比较公式 (10) 和 (12) 得出
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x p = ∑ H ∈ F p ( J ) det ( x H , 1 , x H , 2 , … , x H , p ) e H
x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_p = \sum_{H \in \mathscr{F}_p(J)} \det(x_{H,1}, x_{H,2}, \ldots, x_{H,p}) e_H
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x p = H ∈ F p ( J ) ∑ det ( x H , 1 , x H , 2 , … , x H , p ) e H
其中F p ( J ) \mathscr{F}_p(J) F p ( J ) 是J J J 的子集的集合,p p p 元素,对于每个子集H ∈ F p ( J ) H \in \mathscr{F}_p(J) H ∈ F p ( J ) ,我们写出x H , i = ∑ j ∈ H ξ j i e j x_{H,i} = \sum_{j \in H} \xi_{ji} e_j x H , i = ∑ j ∈ H ξ j i e j 和e H = e j 1 ∧ e j 2 ∧ ⋯ ∧ e j p e_H = e_{j_1} \wedge e_{j_2} \wedge \cdots \wedge e_{j_p} e H = e j 1 ∧ e j 2 ∧ ⋯ ∧ e j p ,( j k ) 1 ≤ k ≤ p (j_k)_{1 \leq k \leq p} ( j k ) 1 ≤ k ≤ p 是序列 H H H 的元素排列在递增阶中,应当理解,det ( x H , 1 , … , x H , p ) \det(x_{H,1}, \ldots, x_{H,p}) det ( x H , 1 , … , x H , p ) 是相对于基( e j k ) 1 ≤ k ≤ p (e_{jk})_{1 \leq k \leq p} ( e j k ) 1 ≤ k ≤ p 取的。
det X = ∑ σ ∈ S I ε σ ( ∏ i ∈ I ξ σ ( i ) , i )
\det X = \sum_{\sigma \in S_I} \varepsilon_\sigma \left( \prod_{i \in I} \xi_{\sigma(i), i} \right)
det X = σ ∈ S I ∑ ε σ ( i ∈ I ∏ ξ σ ( i ) , i )
其中σ \sigma σ 贯穿I I I 的置换的群S I S_I S I ,ε σ \varepsilon_\sigma ε σ 是σ \sigma σ (I, § 5, no. 7)的签名。
注意可能仅限于I = { 1 , n } ⊂ N I = \{1, n\} \subset \mathbf{N} I = { 1 , n } ⊂ N 的情况,然后就足以应用公式(12),其中( e i ) 1 ≤ i ≤ n (e_i)_{1 \leq i \leq n} ( e i ) 1 ≤ i ≤ n 是A n A^n A n 的典范基,x i x_i x i 是X X X 的列(cf.no. 3, 公式 (6))。
特别是,对于阶 3 的矩阵行列式
X = ( ξ 11 ξ 12 ξ 13 ξ 21 ξ 22 ξ 23 ξ 31 ξ 32 ξ 33 )
X = \begin{pmatrix}
\xi_{11} & \xi_{12} & \xi_{13} \\
\xi_{21} & \xi_{22} & \xi_{23} \\
\xi_{31} & \xi_{32} & \xi_{33}
\end{pmatrix}
X = ξ 11 ξ 21 ξ 31 ξ 12 ξ 22 ξ 32 ξ 13 ξ 23 ξ 33
我们有
det ( X ) = ξ 11 ξ 22 ξ 33 + ξ 12 ξ 23 ξ 31 + ξ 21 ξ 32 ξ 13 − ξ 13 ξ 22 ξ 31 − ξ 12 ξ 21 ξ 33 − ξ 11 ξ 23 ξ 32 .
\det(X) = \xi_{11} \xi_{22} \xi_{33} + \xi_{12} \xi_{23} \xi_{31} + \xi_{21} \xi_{32} \xi_{13} - \xi_{13} \xi_{22} \xi_{31} - \xi_{12} \xi_{21} \xi_{33} - \xi_{11} \xi_{23} \xi_{32}.
det ( X ) = ξ 11 ξ 22 ξ 33 + ξ 12 ξ 23 ξ 31 + ξ 21 ξ 32 ξ 13 − ξ 13 ξ 22 ξ 31 − ξ 12 ξ 21 ξ 33 − ξ 11 ξ 23 ξ 32 .
假设X X X 等于型(I,I)。对于置换 σ , τ \sigma, \tau σ , τ S I S_I S I 中的每个有序对,(因为乘法是可交换的)
∏ i ∈ I ξ σ ( i ) , i = ∏ j ∈ I ξ σ ( τ ( j ) ) , τ ( j ) .
\prod_{i \in I} \xi_{\sigma(i), i} = \prod_{j \in I} \xi_{\sigma(\tau(j)), \tau(j)}.
i ∈ I ∏ ξ σ ( i ) , i = j ∈ I ∏ ξ σ ( τ ( j )) , τ ( j ) .
特别是取τ = σ − 1 \tau = \sigma^{-1} τ = σ − 1 ;利用 ε σ − 1 = ε σ \varepsilon_{\sigma^{-1}} = \varepsilon_\sigma ε σ − 1 = ε σ 的事实,可以看出
det X = ∑ σ ∈ S I ε σ ( ∏ i ∈ I , i ξ i , σ ( i ) ) ,
\det X = \sum_{\sigma \in S_I} \varepsilon_\sigma \left( \prod_{i \in I, i} \xi_{i, \sigma(i)} \right),
det X = σ ∈ S I ∑ ε σ i ∈ I , i ∏ ξ i , σ ( i ) ,
这就证明了命题。
对于 A n \mathbf{A}^n A n 的 n 向量 x 1 , … , x n x_1, \ldots, x_n x 1 , … , x n ,让 Y ( x 1 , … , x n ) Y(x_1, \ldots, x_n) Y ( x 1 , … , x n ) 表示阶 n 的平方矩阵,其第 i 行是 x i x_i x i ,对于 1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n 。然后映射
( x 1 , … , x n ) ↦ det ( Y ( x 1 , … , x n ) )
(x_1, \ldots, x_n) \mapsto \det(Y(x_1, \ldots, x_n))
( x 1 , … , x n ) ↦ det ( Y ( x 1 , … , x n )) 从
( A n ) n (\mathbf{A}^n)^n ( A n ) n 到
A \mathbf{A} A 是交错的并且是 n 线性的。
被以下引用 2 被以下引用 § 8. 。决定因素 , 命题 11
对于平方矩阵 X X X 的有限阶超过交换环 A \mathbf{A} A ,以下条件是等效的: (i) X X X 的行是线性无关的; (ii) X X X 的列是线性无关的; (iii) det X \det X det X 不是A \mathbf{A} A 中零的除子。
引用了 2 引用了 命题 6 , 命题 8
设 u u u 为有限维自由 A \mathbf{A} A -模 M M M 的自同态和对偶 M ∗ M^* M ∗ (II, § 2, no. 5, 定义 5) 的 t u ^t u t u 转置自同态;那么
det ( t u ) = det ( u ) .
\det(^t u) = \det(u).
det ( t u ) = det ( u ) . 如果
X X X 相对于
M M M 的基是
u u u 的矩阵,则
t X ^t X t X 相对于对偶基是
t u ^t u t u 的矩阵(II, § 10, no. 4, 命题3);如
det ( u ) = det ( X ) \det(u) = \det(X) det ( u ) = det ( X ) 和
det ( t u ) = det ( t X ) \det(^t u) = \det(^t X) det ( t u ) = det ( t X ) ,由命题8得出结论。
引用了 3 · 被以下引用 1 引用了 定义 5, II § 2 , 命题 3, II § 10 , 命题 8
被以下引用 推论 3, VIII § 17
5. 矩阵的未成年人
令X X X 为型(I,J)的矩形矩阵( ξ i j ) ( i , j ) ∈ I × J (\xi_{ij})_{(i,j) \in I \times J} ( ξ ij ) ( i , j ) ∈ I × J ,其索引集合I和J是全序的。如果H ⊂ I H \subset I H ⊂ I 和K ⊂ J K \subset J K ⊂ J 是有限子集,数p p p 与元素相同,则存在唯一的递增双射ϕ : H → K \phi : H \to K ϕ : H → K (集合理论,III, § 5, no. 3, 命题6);我们用型 (H, H) 中的X H , K X_{H,K} X H , K 平方矩阵表示等于( ξ i , ϕ ( j ) ) ( i , j ) ∈ H × H (\xi_{i,\phi(j)})_{(i,j) \in H \times H} ( ξ i , ϕ ( j ) ) ( i , j ) ∈ H × H 。若X X X 属于的元素到交换环A \mathbf{A} A ,则行列式det ( X H , K ) \det(X_{H,K}) det ( X H , K ) 称为指标H、K的矩阵X X X 的小数;这些行列式(对于I和J的子集的所有有序对(H,K)分别与p p p 元素)也称为阶p p p 的X X X 的次要因素。有了这个记号:
令 M M M 为具有基 ( e i ) i ∈ J (e_i)_{i \in J} ( e i ) i ∈ J (有限或其他)的 A \mathbf{A} A 模,其索引集合 J J J 是全序的。对于每个整数 p > 0 p > 0 p > 0 ,令 ( e H ) H ∈ S p ( J ) (e_H)_{H \in \mathfrak{S}_p(J)} ( e H ) H ∈ S p ( J ) 为 ∧ p ( M ) \wedge^p(M) ∧ p ( M ) (§ 7, no. 8) 的相应的基。设( x i ) 1 ≤ i ≤ p (x_i)_{1 \leq i \leq p} ( x i ) 1 ≤ i ≤ p 为p p p 序列M M M 元素;让
x i = ∑ j ∈ J ξ j i e j for i ∈ I = { 1 , p }
x_i = \sum_{j \in J} \xi_{ji} e_j \quad \text{for } i \in I = \{1, p\}
x i = j ∈ J ∑ ξ j i e j for i ∈ I = { 1 , p }
引用了 1 · 被以下引用 2 引用了 III § 7. 。外观代数
被以下引用 命题 10 , 命题 4, VII § 4
并令 X X X 表示型 ( J , I ) (J, I) ( J , I ) 中的矩阵 ( ξ j i ) (\xi_{ji}) ( ξ j i ) 。然后
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x p = ∑ H ∈ F p ( J ) ( det X H , I ) e H .
x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_p = \sum_{H \in \mathfrak{F}_p(J)} (\det X_{H,I}) e_H.
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x p = H ∈ F p ( J ) ∑ ( det X H , I ) e H .
其中H H H 穿过J J J 的子集的集合F p ( J ) \mathfrak{F}_p(J) F p ( J ) 以及p p p 元素。
这紧接着是no. 4的公式(12)和no. 3的公式(6)。
令M M M 和N N N 分别为u u u 的维数、m m m 和n n n 、u : M → N u : M \to N u : M → N 、线性映射和X X X 矩阵的两个自由A A A 模块,其中尊重M M M 的基( e i ) 1 ≤ i ≤ m (e_i)_{1 \leq i \leq m} ( e i ) 1 ≤ i ≤ m 和N N N 的基( f j ) 1 ≤ j ≤ n (f_j)_{1 \leq j \leq n} ( f j ) 1 ≤ j ≤ n 。然后,对于每个整数p ≤ inf ( m , n ) p \leq \inf(m, n) p ≤ inf ( m , n ) ,∧ p ( u ) \wedge^p(u) ∧ p ( u ) 的矩阵相对于∧ p ( M ) \wedge^p(M) ∧ p ( M ) 的基( e K ) K ∈ F p ( I ) (e_K)_{K \in \mathfrak{F}_p(I)} ( e K ) K ∈ F p ( I ) 和∧ p ( N ) \wedge^p(N) ∧ p ( N ) 的基( f H ) H ∈ F p ( J ) (f_H)_{H \in \mathfrak{F}_p(J)} ( f H ) H ∈ F p ( J ) (我们已经写成I = { 1 , m } I = \{1, m\} I = { 1 , m } 和J = { 1 , n } J = \{1, n\} J = { 1 , n } )是型( F p ( J ) , F p ( I ) ) (\mathfrak{F}_p(J), \mathfrak{F}_p(I)) ( F p ( J ) , F p ( I )) 的矩阵( det ( X H , K ) ) (\det(X_{H,K})) ( det ( X H , K )) (因此有( n p ) \binom{n}{p} ( p n ) 行和( m p ) \binom{m}{p} ( p m ) 列)。
引用了 2 · 被以下引用 3 引用了 III § 7. 。外观代数 , 命题 9
被以下引用 § 8. 。决定因素 , 命题 11 , VIII § 17. 。 简化范数与迹
对于子集K ⊂ J K \subset J K ⊂ J 和p p p 元素,设( j k ) 1 ≤ k ≤ p (j_k)_{1 \leq k \leq p} ( j k ) 1 ≤ k ≤ p 为递增阶排列K K K 元素序列; ∧ p ( u ) \wedge^p(u) ∧ p ( u ) 定义、§ 7, no. 2、公式 (4)
∧ p ( u ) ( e K ) = u ( e j 1 ) ∧ u ( e j 2 ) ∧ ⋯ ∧ u ( e j p ) .
\wedge^p(u)(e_K) = u(e_{j_1}) \wedge u(e_{j_2}) \wedge \cdots \wedge u(e_{j_p}).
∧ p ( u ) ( e K ) = u ( e j 1 ) ∧ u ( e j 2 ) ∧ ⋯ ∧ u ( e j p ) .
因此,位于指标H H H 行的∧ p ( u ) \wedge^p(u) ∧ p ( u ) 的矩阵的元素和指标K K K 的列是元素的指标H H H 的分量u ( e j 1 ) ∧ ⋯ ∧ u ( e j p ) u(e_{j_1}) \wedge \cdots \wedge u(e_{j_p}) u ( e j 1 ) ∧ ⋯ ∧ u ( e j p ) ;因此它等于det ( X H , K ) \det(X_{H,K}) det ( X H , K ) 乘命题9。
矩阵( det ( X H , K ) ) (\det(X_{H,K})) ( det ( X H , K )) 称为矩阵X X X 的第p p p 外部幂,记为∧ p ( X ) \wedge^p(X) ∧ p ( X ) 。当p = m = n p = m = n p = m = n 时,∧ n ( X ) \wedge^n(X) ∧ n ( X ) 为矩阵,单个元素det ( X ) \det(X) det ( X ) 。
令M M M 为有限维n n n 的自由A A A 模块;对于M M M 中的每个自同态u u u 和A A A 中元素ξ , η \xi, \eta ξ , η 中的每个有序对,
det ( ξ 1 M + η u ) = ∑ k ≥ 0 Tr ( ∧ k ( u ) ) ξ n − k η k .
\det(\xi 1_M + \eta u) = \sum_{k \geq 0} \operatorname{Tr}(\wedge^k(u)) \xi^{n-k} \eta^k.
det ( ξ 1 M + η u ) = k ≥ 0 ∑ Tr ( ∧ k ( u )) ξ n − k η k .
引用了 3 · 被以下引用 2 引用了 推论 1 , 定理 1 , 命题 10
被以下引用 § 8. 。决定因素 , 推论
令( e i ) 1 ≤ i ≤ n (e_i)_{1 \leq i \leq n} ( e i ) 1 ≤ i ≤ n 为M M M 的基,并令I = { 1 , n } I = \{1, n\} I = { 1 , n } ;到计算 (18) 的左侧,我们必须形式乘积
( ξ e 1 + η u ( e 1 ) ) ∧ ( ξ e 2 + η u ( e 2 ) ) ∧ ⋯ ∧ ( ξ e n + η u ( e n ) )
(\xi e_1 + \eta u(e_1)) \wedge (\xi e_2 + \eta u(e_2)) \wedge \cdots \wedge (\xi e_n + \eta u(e_n))
( ξ e 1 + η u ( e 1 )) ∧ ( ξ e 2 + η u ( e 2 )) ∧ ⋯ ∧ ( ξ e n + η u ( e n ))
等于项 ξ n − p η p z K \xi^{n-p} \eta^p z_K ξ n − p η p z K 中的和,其中
z K = x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n
z_K = x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n
z K = x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n
其中x i = u ( e i ) x_i = u(e_i) x i = u ( e i ) 代表i ∈ K i \in K i ∈ K ,x i = e i x_i = e_i x i = e i 代表i ∈ H = I − K i \in H = I - K i ∈ H = I − K ,其中整数p p p 穿过区间[ 0 , n ] [0, n] [ 0 , n ] ,并且对于每个p p p ,K K K 穿过集合子集 / I 与 p p p 元素。如果i 1 < i 2 < ⋯ < i n − p i_1 < i_2 < \cdots < i_{n-p} i 1 < i 2 < ⋯ < i n − p (或j 1 < j 2 < ⋯ < j p j_1 < j_2 < \cdots < j_p j 1 < j 2 < ⋯ < j p )是排列在递增阶中的H(或K)的元素,我们可以写(§ 7 § 7 §7 ,no. 8,推论1至定理1) 公式 (19))
z K = ρ H , K e i 1 ∧ e i 2 ∧ ⋯ ∧ e i n − p ∧ u ( e j 1 ) ∧ ⋯ ∧ u ( e j p ) .
z_K = \rho_{H, K} e_{i_1} \wedge e_{i_2} \wedge \cdots \wedge e_{i_{n-p}} \wedge u(e_{j_1}) \wedge \cdots \wedge u(e_{j_p}).
z K = ρ H , K e i 1 ∧ e i 2 ∧ ⋯ ∧ e i n − p ∧ u ( e j 1 ) ∧ ⋯ ∧ u ( e j p ) .
但如果X X X 相对于基( e i ) (e_i) ( e i ) 是u u u 的矩阵,那么命题10
u ( e j 1 ) ∧ ⋯ ∧ u ( e j p ) = ∑ L ∈ F p ( I ) ( det X L , K ) e L
u(e_{j_1}) \wedge \cdots \wedge u(e_{j_p}) = \sum_{L \in \mathfrak{F}_p(I)} (\det X_{L, K}) e_L
u ( e j 1 ) ∧ ⋯ ∧ u ( e j p ) = L ∈ F p ( I ) ∑ ( det X L , K ) e L
因此
z K = ρ H , K ∑ L ∈ F p ( I ) ( det X L , K ) e H ∧ e L .
z_K = \rho_{H, K} \sum_{L \in \mathfrak{F}_p(I)} (\det X_{L, K}) e_H \wedge e_L.
z K = ρ H , K L ∈ F p ( I ) ∑ ( det X L , K ) e H ∧ e L .
现在H ∩ L ≠ ∅ H \cap L \neq \varnothing H ∩ L = ∅ 除了L = K L = K L = K ;因此,从 § 7 § 7 §7 、no. 8、公式 (20) 得出,z K = ( det X K , K ) e 1 ∧ e 2 ∧ ⋯ ∧ e n z_K = (\det X_{K, K}) e_1 \wedge e_2 \wedge \cdots \wedge e_n z K = ( det X K , K ) e 1 ∧ e 2 ∧ ⋯ ∧ e n 和公式 (18) 然后从矩阵 (II) 迹线的命题 10 和定义得出, § 10 § 10 §10 、no. 11、公式(49)和(50))。
在与命题 11相同的假设下,对于自同态⋀ ( u ) \bigwedge(u) ⋀ ( u ) of A-模⋀ ( M ) \bigwedge(M) ⋀ ( M )
引用了 1 引用了 命题 11
Tr ( ⋀ ( u ) ) = det ( 1 M + u ) .
\operatorname{Tr}(\bigwedge(u)) = \det(1_M + u).
Tr ( ⋀ ( u )) = det ( 1 M + u ) .
在(18)中,替换ξ \xi ξ 和η \eta η 乘以1就足够了,并且观察到⋀ ( u ) \bigwedge(u) ⋀ ( u ) 的矩阵相对于e H e_H e H (H ∈ F ( I ) H \in \mathfrak{F}(I) H ∈ F ( I ) )的基是矩阵的对角矩阵 ⋀ k ( u ) \bigwedge^k(u) ⋀ k ( u ) 对应 ≥ k \geq k ≥ k 0(II、§ 10 § 10 §10 、no. 7、*例* IV)。
6. 行列式的展开
令I为全序有限索引集合。对于I的每个子集 H,令H'表示补集I - H。令X = ( ξ i j ) X = (\xi_{ij}) X = ( ξ ij ) 为型(I,I)的平方矩阵,可以将其视为矩阵 M = A I M = A^I M = A I 的自同态u u u 相对于M的典范基( e i ) i ∈ I (e_i)_{i \in I} ( e i ) i ∈ I 。令n = Card ( I ) n = \operatorname{Card}(I) n = Card ( I ) 并令H为I的子集,其中q ≤ n q \leq n q ≤ n 元素和K子集 I 与 n − q n - q n − q 元素;那么我们可以写(no. 5,命题10)
( ⋀ q ( u ) ) ( e H ) = ∑ R det ( X R , H ) e R
(\bigwedge^q(u))(e_H) = \sum_R \det(X_{R, H}) e_R
( ⋀ q ( u )) ( e H ) = R ∑ det ( X R , H ) e R
( ⋀ n − q ( u ) ) ( e K ) = ∑ S det ( X S , K ) e S
(\bigwedge^{n-q}(u))(e_K) = \sum_S \det(X_{S, K}) e_S
( ⋀ n − q ( u )) ( e K ) = S ∑ det ( X S , K ) e S
其中 R(或 S)穿过 I 的子集和集合,以及 q q q (或 n − q n - q n − q )元素。由 § 7 § 7 §7 , no. 8, 公式 (19) 和 (20) 得出
e R ∧ e S = 0
e_R \wedge e_S = 0
e R ∧ e S = 0
S = R ′ S = R' S = R ′ 、从而公式时除外
( 20 ) ( ∧ q ( u ) ( e H ) ) ∧ ( ∧ n − q ( u ) ( e K ) ) = ∑ R ρ R , R ′ det ( X R , H ) det ( X R ′ , K ) e I
(20) \quad (\wedge^q(u)(e_H)) \wedge (\wedge^{n-q}(u)(e_K)) = \sum_R \rho_{R, R'} \det(X_{R, H}) \det(X_{R', K}) e_I
( 20 ) ( ∧ q ( u ) ( e H )) ∧ ( ∧ n − q ( u ) ( e K )) = R ∑ ρ R , R ′ det ( X R , H ) det ( X R ′ , K ) e I
其中R R R 穿过I I I 的子集和q q q 元素的集合F q ( I ) \mathscr{F}_q(I) F q ( I ) 。
如果我们取K = H ′ K = H' K = H ′ ,则从∧ n ( u ) \wedge^n(u) ∧ n ( u ) (§ 7, no. 2,公式(4))和§ 7, no. 3的定义得出,推论1到命题5,(20)的右侧是ρ H , H ′ ∧ n ( u ) ( e I ) \rho_{H, H'} \wedge^n(u)(e_I) ρ H , H ′ ∧ n ( u ) ( e I ) 。因此 (no. 1, 公式 (1) 和 § 7, no. 2, 公式 (4))
( 21 ) det ( X ) = ρ H , H ′ ∑ R ∈ F q ; R ′ ≠ R ρ R , R ′ det ( X R , H ) det ( X R ′ , H ′ ) .
(21) \quad \det(X) = \rho_{H, H'} \sum_{R \in \mathscr{F}_q; R' \neq R} \rho_{R, R'} \det(X_{R, H}) \det(X_{R', H'}).
( 21 ) det ( X ) = ρ H , H ′ R ∈ F q ; R ′ = R ∑ ρ R , R ′ det ( X R , H ) det ( X R ′ , H ′ ) .
另一方面,如果K ≠ H ′ K \neq H' K = H ′ ,则H ∩ K ≠ ∅ H \cap K \neq \varnothing H ∩ K = ∅ ;因为(20)的左边是± ∧ n ( u ) ( e H ∧ e K ) \pm \wedge^n(u)(e_H \wedge e_K) ± ∧ n ( u ) ( e H ∧ e K ) ,所以它是零,从而
( 22 ) ∑ R ρ R , R ′ det ( X R , H ) det ( X R ′ , K ) = 0 for K ≠ H ′ .
(22) \quad \sum_R \rho_{R, R'} \det(X_{R, H}) \det(X_{R', K}) = 0 \quad \text{for } K \neq H'.
( 22 ) R ∑ ρ R , R ′ det ( X R , H ) det ( X R ′ , K ) = 0 for K = H ′ .
(21) 的右侧被称为矩阵 X X X 行列式的 拉普拉斯展开 由 q 列(其指标属于到 H)和 n - q 列(其指标) 属于到 H 的补码 H'。次要的 det ( X R , H ) \det(X_{R, H}) det ( X R , H ) 和 det ( X R ′ , H ′ ) \det(X_{R', H'}) det ( X R ′ , H ′ ) 是有时称为*互补*。
拉普拉斯展开的一个重要简单情况是I = { 1 , n } I = \{1, n\} I = { 1 , n } 和q = 1 q = 1 q = 1 ,因此H = { i } H = \{i\} H = { i } ;对于I I I 的每一个子集R = { j } R = \{j\} R = { j } ,其中一个元素然后det X R , H = ξ j i \det X_{R, H} = \xi_{ji} det X R , H = ξ j i 。 det X R ′ , H ′ \det X_{R', H'} det X R ′ , H ′ 的小数是平方矩阵的行列式,从矩阵规范导出(no. 5),通过在X X X 中抑制指标j j j 和列的行获得指标i i i 。我们用X j i X^{ji} X j i 表示这个平方矩阵。显然ρ H , H ′ = ( − 1 ) i − 1 \rho_{H, H'} = (-1)^{i-1} ρ H , H ′ = ( − 1 ) i − 1 和ρ R , R ′ = ( − 1 ) j − 1 \rho_{R, R'} = (-1)^{j-1} ρ R , R ′ = ( − 1 ) j − 1 ;因此(21)在这种情况下变成
( 23 ) det X = ∑ j = 1 n ( − 1 ) i + j ξ j i det ( X j i )
(23) \quad \det X = \sum_{j=1}^n (-1)^{i+j} \xi_{ji} \det(X^{ji})
( 23 ) det X = j = 1 ∑ n ( − 1 ) i + j ξ j i det ( X j i )
我们从 (22) 中得到类似的结果
( 24 ) ∑ j = 1 n ( − 1 ) j i ξ j i det ( X j k ) = 0 for k ≠ i .
(24) \quad \sum_{j=1}^n (-1)^{ji} \xi_{ji} \det(X^{jk}) = 0 \quad \text{for } k \neq i.
( 24 ) j = 1 ∑ n ( − 1 ) j i ξ j i det ( X j k ) = 0 for k = i .
公式 (23) 被称为 X 与指标 i* 的列的行列式 展开。标量( − 1 ) i + j det ( X j i ) (-1)^{i+j} \det(X^{ji}) ( − 1 ) i + j det ( X j i ) 被称为指标、j j j 和i i i 的 辅因子*(或者,滥用语言,ξ j i \xi^{ji} ξ j i 的辅因子)在X X X 中。
X X X 的辅因子**矩阵是矩阵
( 25 ) Y = ( ( − 1 ) i + j det ( X j i ) )
(25) \quad Y = ((-1)^{i+j} \det(X^{ji}))
( 25 ) Y = (( − 1 ) i + j det ( X j i ))
其中第j j j 行的元素和第i i i 第列是指标j j j 和i i i 的辅因子。 公式 (23) 和 (24) 等价于公式
t Y . X = ( det X ) I n .
{}^tY . X = (\det X) I_n.
t Y . X = ( det X ) I n .
所以:
X − 1 = ( det X ) − 1 t Y
X^{-1} = (\det X)^{-1} {}^t Y
X − 1 = ( det X ) − 1 t Y
其中Y Y Y 是X X X 的辅因子矩阵。
通过考虑X X X 的*转置*并使用no. 5的命题 8,可以相对于两个互补的集合行,特别是det X \det X det X 的展开,获得拉普拉斯展开,因此有公式等价于
X . t Y = ( det X ) I n ,
X . {}^t Y = (\det X) I_n,
X . t Y = ( det X ) I n ,
在上面的记号中。
容易验证,如果X X X 是维数n n n 的自由A \mathbf{A} A -模块M M M 的自同态u u u 相对于基( e i ) 1 ≤ i ≤ n (e_i)_{1 \leq i \leq n} ( e i ) 1 ≤ i ≤ n 的矩阵,则t Y {}^t Y t Y 是矩阵 / 自同态 u ~ \tilde{u} u ~ / M M M 由以下条件定义:对于n n n 元素 x , y 2 , … , y n x, y_2, \ldots, y_n x , y 2 , … , y n / M M M 的每个集合,
u ~ ( x ) ∧ y 2 ∧ ⋯ ∧ y n = x ∧ u ( y 2 ) ∧ ⋯ ∧ u ( y n ) .
\tilde{u}(x) \wedge y_2 \wedge \cdots \wedge y_n = x \wedge u(y_2) \wedge \cdots \wedge u(y_n).
u ~ ( x ) ∧ y 2 ∧ ⋯ ∧ y n = x ∧ u ( y 2 ) ∧ ⋯ ∧ u ( y n ) .
u ~ \tilde{u} u ~ 称为u u u 的*共转置*(cf. § 11, no. 11,命题 13 的推论)。
(1) Vandermonde 行列式。 给定 A \mathbf{A} A 的 n n n 元素的序列 ( ζ i ) 1 ≤ i ≤ n (\zeta_i)_{1 \leq i \leq n} ( ζ i ) 1 ≤ i ≤ n ,则该序列的 Vandermonde 行列式 是行列式
V ( ζ 1 , ζ 2 , … , ζ n ) = ∣ 1 1 … 1 ζ 1 ζ 2 … ζ n ζ 1 2 ζ 2 2 … ζ n 2 ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ ζ 1 n − 1 ζ 2 n − 1 … ζ n n − 1 ∣
V(\zeta_1, \zeta_2, \ldots, \zeta_n) = \begin{vmatrix}
1 & 1 & \ldots & 1 \\
\zeta_1 & \zeta_2 & \ldots & \zeta_n \\
\zeta_1^2 & \zeta_2^2 & \ldots & \zeta_n^2 \\
\vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\
\zeta_1^{n-1} & \zeta_2^{n-1} & \ldots & \zeta_n^{n-1}
\end{vmatrix}
V ( ζ 1 , ζ 2 , … , ζ n ) = 1 ζ 1 ζ 1 2 ⋮ ζ 1 n − 1 1 ζ 2 ζ 2 2 ⋮ ζ 2 n − 1 … … … ⋱ … 1 ζ n ζ n 2 ⋮ ζ n n − 1
我们将证明
V ( ζ 1 , ζ 2 , … , ζ n ) = ∏ i < j ( ζ j − ζ i ) .
V(\zeta_1, \zeta_2, \ldots, \zeta_n) = \prod_{i < j} (\zeta_j - \zeta_i).
V ( ζ 1 , ζ 2 , … , ζ n ) = i < j ∏ ( ζ j − ζ i ) .
由于命题对于n = 1 n = 1 n = 1 来说是直接的,因此我们通过归纳对n n n 进行论证。
对于每个指标k ≥ 2 k \geq 2 k ≥ 2 ,我们从指标k k k 的行中减去指标k − 1 k - 1 k − 1 的行乘以ζ 1 \zeta_1 ζ 1 ;行列式的值不变,因此
V ( ζ 1 , ζ 2 , … , ζ n ) = ∣ 1 1 ⋯ 1 0 ζ 2 − ζ 1 ⋯ ζ n − ζ 1 0 ζ 2 ( ζ 2 − ζ 1 ) ⋯ ζ n ( ζ n − ζ 1 ) ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 0 ζ 2 n − 2 ( ζ 2 − ζ 1 ) ⋯ ζ n n − 2 ( ζ n − ζ 1 ) ∣
V(\zeta_1, \zeta_2, \ldots, \zeta_n) = \begin{vmatrix}
1 & 1 & \cdots & 1 \\
0 & \zeta_2 - \zeta_1 & \cdots & \zeta_n - \zeta_1 \\
0 & \zeta_2(\zeta_2 - \zeta_1) & \cdots & \zeta_n(\zeta_n - \zeta_1) \\
\cdots & \cdots & \cdots & \cdots \\
0 & \zeta_2^{n-2}(\zeta_2 - \zeta_1) & \cdots & \zeta_n^{n-2}(\zeta_n - \zeta_1)
\end{vmatrix}
V ( ζ 1 , ζ 2 , … , ζ n ) = 1 0 0 ⋯ 0 1 ζ 2 − ζ 1 ζ 2 ( ζ 2 − ζ 1 ) ⋯ ζ 2 n − 2 ( ζ 2 − ζ 1 ) ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 1 ζ n − ζ 1 ζ n ( ζ n − ζ 1 ) ⋯ ζ n n − 2 ( ζ n − ζ 1 )
从而,通过第一个列展开,然后从指标k − 1 k - 1 k − 1 的列中取出因子ζ k − ζ 1 \zeta_k - \zeta_1 ζ k − ζ 1 ,这样得到的次要(2 ≤ k ≤ n 2 \leq k \leq n 2 ≤ k ≤ n )
V ( ζ 1 , … , ζ n ) = ( ζ 2 − ζ 1 ) ( ζ 3 − ζ 1 ) ⋯ ( ζ n − ζ 1 ) V ( ζ 2 , … , ζ n )
V(\zeta_1, \ldots, \zeta_n) = (\zeta_2 - \zeta_1)(\zeta_3 - \zeta_1) \cdots (\zeta_n - \zeta_1) V(\zeta_2, \ldots, \zeta_n)
V ( ζ 1 , … , ζ n ) = ( ζ 2 − ζ 1 ) ( ζ 3 − ζ 1 ) ⋯ ( ζ n − ζ 1 ) V ( ζ 2 , … , ζ n )
由归纳成立 (29)。
(2) 考虑阶n n n 的平方矩阵,它在“矩阵的上三角形矩阵”的形式中呈现(II, § 10, no. 7,例IV)
X = ( Y T 0 Z )
X = \begin{pmatrix} Y & T \\ 0 & Z \end{pmatrix}
X = ( Y 0 T Z )
我们表明
det X = ( det Y ) ( det Z ) .
\det X = (\det Y)(\det Z).
det X = ( det Y ) ( det Z ) .
令n n n 为矩阵X X X 的阶,Y Y Y 的h h h ,A n \mathbf{A}^n A n 的( e i ) 1 ≤ i ≤ n (e_i)_{1 \leq i \leq n} ( e i ) 1 ≤ i ≤ n 典范基和x i x_i x i (1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n )列 X X X ; 假设意味着 A n \mathbf{A}^n A n 的列 x 1 , … , x h x_1, \ldots, x_h x 1 , … , x h 属于到子模与基 e 1 , … , e h e_1, \ldots, e_h e 1 , … , e h ,然后定义 (no. 3, 公式 (6))
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = ( det Y ) e 1 ∧ e 2 ∧ ⋯ ∧ e h .
x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n = (\det Y)e_1 \wedge e_2 \wedge \cdots \wedge e_h.
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = ( det Y ) e 1 ∧ e 2 ∧ ⋯ ∧ e h .
另一方面,对于每个指标i > h i > h i > h ,我们可以写成x i = y i + z i x_i = y_i + z_i x i = y i + z i ,其中y i y_i y i 是e 1 , e 2 , … , e h e_1, e_2, \ldots, e_h e 1 , e 2 , … , e h 的线性组合,z i z_i z i 是e h + 1 , … , e n e_{h+1}, \ldots, e_n e h + 1 , … , e n 的线性组合。通过 (30),x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n ∧ y i = 0 x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n \wedge y_i = 0 x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n ∧ y i = 0 对于所有 i > h i > h i > h ,因此
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = ( det Y ) e 1 ∧ e 2 ∧ ⋯ ∧ e h ∧ z h + 1 ∧ ⋯ ∧ z n .
x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n = (\det Y)e_1 \wedge e_2 \wedge \cdots \wedge e_h \wedge z_{h+1} \wedge \cdots \wedge z_n.
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = ( det Y ) e 1 ∧ e 2 ∧ ⋯ ∧ e h ∧ z h + 1 ∧ ⋯ ∧ z n .
但到定义
z h + 1 ∧ z h + 2 ∧ ⋯ ∧ z n = ( det Z ) e h + 1 ∧ e h + 2 ∧ ⋯ ∧ e n
z_{h+1} \wedge z_{h+2} \wedge \cdots \wedge z_n = (\det Z)e_{h+1} \wedge e_{h+2} \wedge \cdots \wedge e_n
z h + 1 ∧ z h + 2 ∧ ⋯ ∧ z n = ( det Z ) e h + 1 ∧ e h + 2 ∧ ⋯ ∧ e n
从而公式 (30)。
根据p p p 上的归纳,如果X X X 是矩阵的上三角形矩阵的形式:
X = ( X 11 X 12 ⋯ X 1 p 0 X 22 ⋯ X 2 p ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 0 0 ⋯ X p p )
X = \begin{pmatrix}
X_{11} & X_{12} & \cdots & X_{1p} \\
0 & X_{22} & \cdots & X_{2p} \\
\cdots & \cdots & \cdots & \cdots \\
0 & 0 & \cdots & X_{pp}
\end{pmatrix}
X = X 11 0 ⋯ 0 X 12 X 22 ⋯ 0 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ X 1 p X 2 p ⋯ X pp
(31)
det X = ( det X 11 ) ( det X 22 ) … ( det X p p ) .
\det X = (\det X_{11})(\det X_{22}) \ldots (\det X_{pp}).
det X = ( det X 11 ) ( det X 22 ) … ( det X pp ) .
这尤其适用于三角形矩阵(其中所有 X i i X_{ii} X ii 均为阶 1),更具体地适用于对角矩阵:
(32)
det ( diag ( α 1 , α 2 , … , α n ) ) = α 1 α 2 … α n .
\det(\operatorname{diag}(\alpha_1, \alpha_2, \ldots, \alpha_n)) = \alpha_1 \alpha_2 \ldots \alpha_n.
det ( diag ( α 1 , α 2 , … , α n )) = α 1 α 2 … α n .
(3) 令M , M ′ M, M' M , M ′ 分别为维数n , n ′ n, n' n , n ′ 、M M M 的u u u 自同态和M ′ M' M ′ 的u ′ u' u ′ 自同态的两个自由A A A 模块。然后
(33)
det ( u ⊗ u ′ ) = ( det u ) n ′ ( det u ′ ) n .
\det(u \otimes u') = (\det u)^{n'} (\det u')^n.
det ( u ⊗ u ′ ) = ( det u ) n ′ ( det u ′ ) n .
因为我们可以写 u ⊗ u ′ = ( u ⊗ 1 M ′ ) ∘ ( 1 M ⊗ u ′ ) u \otimes u' = (u \otimes 1_{M'}) \circ (1_M \otimes u') u ⊗ u ′ = ( u ⊗ 1 M ′ ) ∘ ( 1 M ⊗ u ′ ) ,然后导致两个自同态 u , u ′ u, u' u , u ′ 之一是恒等式的情况。对于例,如果u ′ = 1 M ′ u' = 1_{M'} u ′ = 1 M ′ 和X X X 相对于M M M 的基( e i ) (e_i) ( e i ) 是u u u 的矩阵,则u ⊗ 1 M ′ u \otimes 1_{M'} u ⊗ 1 M ′ 的矩阵相对于张量积 M ′ M' M ′ 的( e i ) (e_i) ( e i ) 和基可以写成矩阵(有n ′ n' n ′ 行和n ′ n' n ′ 列)矩阵有n n n 行和n n n 列
( X 0 … 0 0 X … 0 … … … … 0 0 … X )
\begin{pmatrix}
X & 0 & \ldots & 0 \\
0 & X & \ldots & 0 \\
\ldots & \ldots & \ldots & \ldots \\
0 & 0 & \ldots & X
\end{pmatrix}
X 0 … 0 0 X … 0 … … … … 0 0 … X
从而,凭借*例2*,
det ( u ⊗ 1 M ′ ) = ( det X ) n ′ = ( det u ) n ′
\det(u \otimes 1_{M'}) = (\det X)^{n'} = (\det u)^{n'}
det ( u ⊗ 1 M ′ ) = ( det X ) n ′ = ( det u ) n ′
这立即给出公式 (33)。
引用了 1 引用了 II § 10. 。 矩阵
7. 在线性方程中的应用
考虑在 (可交换 ) 环 A A A (II, § 2, no. 8) 上的 n n n 未知数中的系统或 n n n 标量线性方程:
(34)
∑ j = 1 n λ i j x j = η i ( 1 ≤ i ≤ n ) .
\sum_{j=1}^n \lambda_{ij} x_j = \eta_i \quad (1 \leq i \leq n).
j = 1 ∑ n λ ij x j = η i ( 1 ≤ i ≤ n ) .
令L L L 为平方矩阵( λ i j ) (\lambda_{ij}) ( λ ij ) /阶n n n ;像往常一样将矩阵与ξ i \xi_i ξ i (分别是η i \eta_i η i )中的一个列由……组成与A n \mathbf{A}^n A n 中的元素x = ( ξ i ) x = (\xi_i) x = ( ξ i ) (分别是A n \mathbf{A}^n A n 中的元素y = ( η i ) y = (\eta_i) y = ( η i ) )进行识别, 系统 (34) 也可以写成 (II, § 10, no. 3, 命题 2)
(35)
令u u u 为A n \mathbf{A}^n A n 的自同态x ↦ L . x x \mapsto L.x x ↦ L . x ,L L L 相对于典范基为矩阵;说方程(35)对于所有y ∈ A n y \in \mathbf{A}^n y ∈ A n (至少)有一个解意味着u u u 是满射的; 定理 1 of no. 2 那么意味着以下命题:
对于交换环上n n n 未知数中的系统或n n n 线性方程,无论其右侧如何,至少承认一个解,矩阵或系统的行列式是可逆的必要且充分;在这种情况下,系统承认单个解。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 命题 3
被以下引用 命题 16
若A \mathbf{A} A 中det L \det L det L 不是零的除子,则式(34)等价于
( det L ) L . x = ( det L ) y .
(\det L)L.x = (\det L)y.
( det L ) L . x = ( det L ) y . 如果
M M M 是
L L L 的辅因子矩阵,我们可以从no. 6关系的(34)和公式(26)导出 (36)
( det L ) x = t M . y
(\det L)x = {}^tM.y
( det L ) x = t M . y 也可以写成 (37)
( det L ) ξ i = ∑ j = 1 n ( − 1 ) i + j ( det L i j ) η j = det L i ( 1 ≤ i ≤ n )
(\det L)\xi_i = \sum_{j=1}^n (-1)^{i+j}(\det L^{ij})\eta_j = \det L_i \quad (1 \leq i \leq n)
( det L ) ξ i = j = 1 ∑ n ( − 1 ) i + j ( det L ij ) η j = det L i ( 1 ≤ i ≤ n ) 其中,
L i L_i L i 表示矩阵由替换列、指标
i i i 的
L L L 通过
y y y 获得。 公式 (37) 被称为
Cramer 的公式 对于系统 (34); (34) 的每个解也是 (37) 的解。相反,我们从 (36) 推导,考虑到 no. 6 的公式 (28), (38)
( det L ) ( L . x − y ) = 0
(\det L)(L.x - y) = 0
( det L ) ( L . x − y ) = 0 因此,如果
det L \det L det L 不是
A \mathbf{A} A 中零的除子,系统 (34) 和 (37)
等价 ;如果
det L \det L det L 可逆,则 (34) 的唯一解由下式给出 (39)
ξ i = ( det L ) − 1 ( det L i ) ( 1 ≤ i ≤ n ) .
\xi_i = (\det L)^{-1}(\det L_i) \quad (1 \leq i \leq n).
ξ i = ( det L ) − 1 ( det L i ) ( 1 ≤ i ≤ n ) . 系统 (34) 使得
det L \det L det L 可逆,也称为
Cramer 系统 。
特别是令 y = 0 y = 0 y = 0 ;然后从命题 3 of no. 2 得出:
对于交换环上n n n 未知数中n n n 的齐次线性系统要承认非零解,其矩阵的行列式是零的除子是必要且充分的。
8. 交换域案例
当环A \mathbf{A} A 为交换域时,以上均适用;但有一些简化和额外的结果。
因此,在这种情况下,§ 7, no. 9的命题12可以表述如下:
令E \mathbf{E} E 大于向量空间超过交换域;为了使 p p p 向量 x i ∈ E x_i \in \mathbf{E} x i ∈ E (1 ≤ i ≤ p 1 \leq i \leq p 1 ≤ i ≤ p ) 线性无关,x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x p ≠ 0 x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_p \neq 0 x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x p = 0 是充分必要的。
被以下引用 3 被以下引用 推论 , 命题 16 , 定理 1
令X X X 为型( m , n ) (m, n) ( m , n ) 除以交换域的矩阵。 X X X 的秩等于最大的整数p p p ,使得阶p p p 的X X X 中至少存在一个小数,即≠ 0 \neq 0 = 0 。
引用了 2 · 被以下引用 1 引用了 定义 7, II § 10 , 命题 15
被以下引用 命题 16
X X X 的秩是X X X 的线性无关列的最大值数(II, § 10, no. 12,定义7)。然后从命题 15 和公式 (17) of no. 5 得出推论。
现在考虑交换域 K \mathbf{K} K 上 n n n 未知数中 m m m 线性方程的系统的情况:
∑ j = 1 n λ i j ξ j = η i ( 1 ≤ i ≤ m ) .
\sum_{j=1}^n \lambda_{ij} \xi_j = \eta_i \quad (1 \leq i \leq m).
j = 1 ∑ n λ ij ξ j = η i ( 1 ≤ i ≤ m ) .
(41)
令 L = ( λ i j ) L = (\lambda_{ij}) L = ( λ ij ) 为系统 (41) 中的矩阵(型 ( m , n ) (m, n) ( m , n ) )。令M M M 为型( m , n + 1 ) (m, n+1) ( m , n + 1 ) 中的矩阵,在L L L 上加上第( n + 1 ) (n+1) ( n + 1 ) 个列( η i ) (\eta_i) ( η i ) (II, § 10, no. 1)。令 p p p 为 L L L 的秩(由应用命题 15 的推论计算)。假设L L L 的次要Δ \Delta Δ (通过抑制L L L 中指标≥ p + 1 \geq p + 1 ≥ p + 1 的行和列的行列式矩阵)是≠ 0 \neq 0 = 0 (这总是可以通过在行上的合适的置换来实现) L L L 以及L L L 的列上合适的置换)。那么,要使系统 (41) 至少有一个解,M M M 的阶 p + 1 p + 1 p + 1 的所有次数是阶 p + 1 p + 1 p + 1 M M M 的子矩阵的行列式,其列有指标1 , 2 , … , p 1, 2, \ldots, p 1 , 2 , … , p 和n + 1 n+1 n + 1 ,为零。如果是这样,系统(41)中的解就是前p p p 方程中的系统由……组成;如果它们被写成
∑ j = 1 p λ i j ξ j = η i − ∑ k = p + 1 n λ i k ξ k ( 1 ≤ i ≤ p )
\sum_{j=1}^p \lambda_{ij} \xi_j = \eta_i - \sum_{k=p+1}^n \lambda_{ik} \xi_k \quad (1 \leq i \leq p)
j = 1 ∑ p λ ij ξ j = η i − k = p + 1 ∑ n λ ik ξ k ( 1 ≤ i ≤ p )
引用了 5 引用了 II § 10. 。 矩阵 , 推论 , 命题 12, II § 10 , 命题 13 , 命题 15
这个系统的所有解都是通过取指标k > p k > p k > p 任意值和应用Cramer的公式(no. 7,公式(37))的ξ k \xi_k ξ k 得到计算 ξ j \xi_j ξ j 指标 j ≤ p j \leq p j ≤ p 。
我们知道(II, § 10, no. 12,命题 12),系统(41)至少有一个解,矩阵L L L 和M M M 有相同的秩是充分必要的。将 L L L 的行和列排列为叙述的满足条件,令 a i a_i a i (1 ≤ i ≤ p 1 \leq i \leq p 1 ≤ i ≤ p ) 表示 L L L 的第一个 p p p 列, y = ( η i ) y = (\eta_i) y = ( η i ) M M M 的第 ( n + 1 ) (n+1) ( n + 1 ) -第列;由于 L L L 的所有列均由 a i a_i a i 的假设线性组合组成,所以说 M M M 与 L L L 具有相同的秩 p p p 意味着 y y y 是a i a_i a i 的线性组合,或者 a 1 ∧ ⋯ ∧ a p ∧ y = 0 a_1 \wedge \cdots \wedge a_p \wedge y = 0 a 1 ∧ ⋯ ∧ a p ∧ y = 0 的 (命题 15)。 叙述中的可能性条件是后者关系的翻译,考虑到no. 5的公式(17)。此外,由于M M M 的前p p p 行是线性无关的,指标> p > p > p 的行是其中的线性组合,因此(42)的每个解也是(41)的解。 最后一个断言那么直接的推论命题 13 no. 7。
9. 幺模群S L ( n , A ) \mathbf{SL}(n, A) SL ( n , A )
让M n ( A ) \mathbf{M}_n(A) M n ( A ) 表示A A A 上的阶n n n 的方阵的环。考虑映射det : M n ( A ) → A \det : \mathbf{M}_n(A) \to A det : M n ( A ) → A 。 M n ( A ) \mathbf{M}_n(A) M n ( A ) 的可逆元群G L ( n , A ) \mathbf{GL}(n, A) GL ( n , A ) (与A A A -模块A n A^n A n 的自同构群同构(II, § 10, no. 7))在这个映射下就是逆像 A A A 可逆元乘法群A ∗ A^* A ∗ (no. 3、命题5)。 注另一方面,映射 det : G L ( n , A ) → A ∗ \det : \mathbf{GL}(n, A) \to A^* det : GL ( n , A ) → A ∗ 是群同态(no. 3,命题 5)。
此外,映射det : M n ( A ) → A \det : \mathbf{M}_n(A) \to A det : M n ( A ) → A 是*满射*(因此同态det : G L ( n , A ) → A ∗ \det : \mathbf{GL}(n, A) \to A^* det : GL ( n , A ) → A ∗ 也是);因为,对于所有 λ ∈ A \lambda \in A λ ∈ A ,
det ( diag ( λ , 1 , … , 1 ) ) = λ
\det(\operatorname{diag}(\lambda, 1, \ldots, 1)) = \lambda
det ( diag ( λ , 1 , … , 1 )) = λ
凭借no. 6的公式(32)。
满同态 det : G L ( n , A ) → A ∗ \det : \mathbf{GL}(n, A) \to A^* det : GL ( n , A ) → A ∗ 的*核*是G L ( n , A ) \mathbf{GL}(n, A) GL ( n , A ) 的正规子群,由*单模* 矩阵组成;它用S L n ( A ) \mathbf{SL}_n(A) SL n ( A ) 或S L ( n , A ) \mathbf{SL}(n, A) SL ( n , A ) 表示,通常称为幺模群*或方阵的*群*或阶n n n 在A A A 上的特殊线性群*。
在这个没有。我们将检查 A A A 是 域 的情况。回想一下,对于1 ≤ i ≤ n , 1 ≤ j ≤ n 1 \leq i \leq n, 1 \leq j \leq n 1 ≤ i ≤ n , 1 ≤ j ≤ n ,E i j E_{ij} E ij 表示阶n n n 中的平方矩阵,除了指标i i i 行中的那个之外,所有元素都是零并且列指标 j j j ,等于 1;其中 I n I_n I n 表示阶 n n n 的单位矩阵,我们为 不同 指标 i , j i, j i , j 的每个有序对以及所有 λ ∈ A \lambda \in A λ ∈ A 写 B i j ( λ ) = I n + λ E i j B_{ij}(\lambda) = I_n + \lambda E_{ij} B ij ( λ ) = I n + λ E ij (II, § 10, no. 13)。
令K K K 为交换域。 幺模群 S L ( n , K ) \mathbf{SL}(n, K) SL ( n , K ) 由矩阵 B i j ( λ ) B_{ij}(\lambda) B ij ( λ ) 与 i ≠ j i \neq j i = j 和 λ ∈ K \lambda \in K λ ∈ K 生成。
引用了 1 · 被以下引用 4 引用了 命题 14, II § 10
被以下引用 推论 , 注 2, LIE VII § 3 , 定理 2, LIE VIII § 1 , 命题 3, LIE VIII § 11
由II, § 10, no. 13、命题 14,我们知道G L ( n , K ) \mathbf{GL}(n, K) GL ( n , K ) 中的每一个矩阵都是形式B i j ( λ ) B_{ij}(\lambda) B ij ( λ ) 的矩阵乘积和形式的矩阵 diag ( 1 , 1 , … , 1 , α ) \operatorname{diag}(1, 1, \ldots, 1, \alpha) diag ( 1 , 1 , … , 1 , α ) 与 α ∈ K ∗ \alpha \in K^* α ∈ K ∗ 。现在det ( B i j ( λ ) ) = 1 \det(B_{ij}(\lambda)) = 1 det ( B ij ( λ )) = 1 和det ( diag ( 1 , … , 1 , α ) ) = α \det(\operatorname{diag}(1, \ldots, 1, \alpha)) = \alpha det ( diag ( 1 , … , 1 , α )) = α 是直接的(no. 6,*例2*); 从而命题。
因为S L ( n , K ) \mathbf{SL}(n, K) SL ( n , K ) 是G L ( n , K ) \mathbf{GL}(n, K) GL ( n , K ) 的同态的核到群K ∗ K^* K ∗ 、S L ( n , K ) \mathbf{SL}(n, K) SL ( n , K ) 包含换位子群Γ \Gamma Γ G L ( n , K ) \mathbf{GL}(n, K) GL ( n , K ) (I, § 6, no. 2)。 为了证明 S L ( n , K ) = Γ \mathbf{SL}(n, K) = \Gamma SL ( n , K ) = Γ ,只需在命题 17 处证明,对于所有 λ ∈ K ∗ \lambda \in K^* λ ∈ K ∗ 、B i j ( λ ) B_{ij}(\lambda) B ij ( λ ) 属于到 Γ \Gamma Γ 。 现在,自B i j ( λ ) = Q . B i j ( 1 ) . Q − 1 B_{ij}(\lambda) = Q . B_{ij}(1) . Q^{-1} B ij ( λ ) = Q . B ij ( 1 ) . Q − 1 起,B i j ( λ ) B_{ij}(\lambda) B ij ( λ ) 是G L ( n , K ) \mathbf{GL}(n, K) GL ( n , K ) 中的B i j ( 1 ) B_{ij}(1) B ij ( 1 ) 共轭,其中Q Q Q 相对于K n K^n K n 的自同构v v v 典范基( e i ) (e_i) ( e i ) 表示矩阵这样v ( e i ) = λ e i , v ( e k ) = e k v(e_i) = \lambda e_i, v(e_k) = e_k v ( e i ) = λ e i , v ( e k ) = e k 对应 k ≠ i k \neq i k = i 。 另一方面,令u i j u_{ij} u ij (对于i ≠ j i \neq j i = j )是K n K^n K n 的自同构,使得u i j ( e i ) = − e j , u i j ( e j ) = e i , u i j ( e k ) = e k u_{ij}(e_i) = -e_j, \ u_{ij}(e_j) = e_i, \ u_{ij}(e_k) = e_k u ij ( e i ) = − e j , u ij ( e j ) = e i , u ij ( e k ) = e k 对于k ∉ { i , j } k \notin \{i, j\} k ∈ / { i , j } ,其中属于到S L ( n , K ) \mathbf{SL}(n, K) SL ( n , K ) ;那么B j i ( λ ) = U i j B i j ( − λ ) U i j − 1 B_{ji}(\lambda) = U_{ij} B_{ij}(-\lambda) U_{ij}^{-1} B j i ( λ ) = U ij B ij ( − λ ) U ij − 1 ,其中U i j U_{ij} U ij 是u i j u_{ij} u ij 相对于典范基的矩阵。 类似地,如果1 < i < j 1 < i < j 1 < i < j ,则B 1 j ( λ ) = U 1 i B i j ( λ ) U 1 i − 1 B_{1j}(\lambda) = U_{1i} B_{ij}(\lambda) U_{1i}^{-1} B 1 j ( λ ) = U 1 i B ij ( λ ) U 1 i − 1 ,最后,对于2 < j 2 < j 2 < j ,B 12 ( λ ) = U 2 j B 1 j ( λ ) U 2 j − 1 B_{12}(\lambda) = U_{2j} B_{1j}(\lambda) U_{2j}^{-1} B 12 ( λ ) = U 2 j B 1 j ( λ ) U 2 j − 1 。 这证明了G L ( n , K ) / Γ \mathbf{GL}(n, K)/\Gamma GL ( n , K ) /Γ 中所有B i j ( λ ) B_{ij}(\lambda) B ij ( λ ) 具有相同的像s s s ,并且还需要证明s s s 是单位元素。
首先假设K K K 包含元素λ \lambda λ 不同于0和1;那么1 = λ + ( 1 − λ ) 1 = \lambda + (1 - \lambda) 1 = λ + ( 1 − λ ) ,右边的两个项就是≠ 0 \neq 0 = 0 ; 关系 B 12 ( 1 ) = B 12 ( λ ) B 12 ( 1 − λ ) B_{12}(1) = B_{12}(\lambda) B_{12}(1 - \lambda) B 12 ( 1 ) = B 12 ( λ ) B 12 ( 1 − λ ) 显示s 2 = s s^2 = s s 2 = s ,因此s s s 为单位元素。
现在假设n ≥ 3 n \geq 3 n ≥ 3 。 乘积 B 21 ( 1 ) B 31 ( 1 ) B_{21}(1) B_{31}(1) B 21 ( 1 ) B 31 ( 1 ) 是自同构 u u u K n K^n K n 的矩阵,使得u ( e 1 ) = e 1 + e 2 + e 3 , u ( e i ) = e i u(e_1) = e_1 + e_2 + e_3, u(e_i) = e_i u ( e 1 ) = e 1 + e 2 + e 3 , u ( e i ) = e i i ≠ 1 i \neq 1 i = 1 。如果S S S 是自同构u ′ u' u ′ 或K n K^n K n 的矩阵,使得u ′ ( e 2 ) = e 2 + e 3 , u ′ ( e i ) = e i u'(e_2) = e_2 + e_3, u'(e_i) = e_i u ′ ( e 2 ) = e 2 + e 3 , u ′ ( e i ) = e i 对应i ≠ 2 i \neq 2 i = 2 ,则S . B 21 ( 1 ) B 31 ( 1 ) . S − 1 = B 21 ( 1 ) S . B_{21}(1) B_{31}(1) . S^{-1} = B_{21}(1) S . B 21 ( 1 ) B 31 ( 1 ) . S − 1 = B 21 ( 1 ) ;我们还推导出s 2 = s s^2 = s s 2 = s ,从而完成证明。
10. 与 A \mathbf{A} A -模块自同态关联的 A [ X ] \mathbf{A}[X] A [ X ] -模块
令M M M 为A \mathbf{A} A 模,u u u 自同态为M M M 。考虑多项式环 A [ X ] \mathbf{A}[X] A [ X ] 在 A \mathbf{A} A 上的一个不定X X X 中。对于每个多项式 p ∈ A [ X ] p \in \mathbf{A}[X] p ∈ A [ X ] 和所有 x ∈ M x \in M x ∈ M ,我们写
p . x = p ( u ) ( x ) .
p . x = p(u)(x).
p . x = p ( u ) ( x ) .
作为A [ X ] \mathbf{A}[X] A [ X ] 的两个多项式p , q p, q p , q 的( p q ) ( u ) = p ( y ) ∘ q ( u ) (pq)(u) = p(y) \circ q(u) ( pq ) ( u ) = p ( y ) ∘ q ( u ) ,A [ X ] \mathbf{A}[X] A [ X ] -模结构因此定义在M M M 上; 集合M M M ,有了这个结构,就用M u M_u M u 表示; M M M 给出的A \mathbf{A} A 模块结构是通过将M u M_u M u 的运算符的环限制为A \mathbf{A} A 而获得的。 注 M u M_u M u 的子模只是 M M M 的子模,在 u u u 下*稳定*。
由于A [ X ] × M A[X] \times M A [ X ] × M 到M M M 的映射( p , x ) ↦ p . x (p, x) \mapsto p.x ( p , x ) ↦ p . x 是A A A 双线性,因此定义典型地是A A A 线性映射ϕ : A [ X ] ⊗ A M → M \phi : A[X] \otimes_A M \to M ϕ : A [ X ] ⊗ A M → M ,使得
ϕ ( p ⊗ x ) = p . x = p ( u ) ( x ) .
\phi(p \otimes x) = p.x = p(u)(x).
ϕ ( p ⊗ x ) = p . x = p ( u ) ( x ) . 另一方面,A [ X ] ⊗ A M A[X] \otimes_A M A [ X ] ⊗ A M 具有规范的 A [ X ] A[X] A [ X ] 模块结构 (II, § 5, no. 1);我们用M [ X ] M[X] M [ X ] 来表示这个A [ X ] A[X] A [ X ] 模块; 映射 ϕ : M [ X ] → M u \phi : M[X] \to M_u ϕ : M [ X ] → M u 是 A [ X ] A[X] A [ X ] 线性,因为对于 A [ X ] A[X] A [ X ] 和 x ∈ M x \in M x ∈ M 中的 p , q p, q p , q , ϕ ( q ( p ⊗ x ) ) = ϕ ( ( q p ) ⊗ x ) = ( q p ) . x = q ( u ) ( p ( u ) ( x ) ) = q . ϕ ( p ⊗ x ) .
\phi(q(p \otimes x)) = \phi((qp) \otimes x) = (qp).x = q(u)(p(u)(x)) = q.\phi(p \otimes x).
ϕ ( q ( p ⊗ x )) = ϕ (( q p ) ⊗ x ) = ( q p ) . x = q ( u ) ( p ( u ) ( x )) = q . ϕ ( p ⊗ x ) . 此外,u u u 是M u M_u M u 的A [ X ] A[X] A [ X ] 自同态,对于 u ( p . x ) = u ( p ( u ) ( x ) ) = ( u p ( x ) ) ( x ) = p . u ( x ) .
u(p.x) = u(p(u)(x)) = (up(x))(x) = p.u(x).
u ( p . x ) = u ( p ( u ) ( x )) = ( u p ( x )) ( x ) = p . u ( x ) . 最后,M [ X ] M[X] M [ X ] 的A [ X ] A[X] A [ X ] 自同态u ˉ \bar{u} u ˉ 通过写作(II, § 5, no. 1)来定义 u ˉ ( p ⊗ x ) = p ⊗ u ( x ) .
\bar{u}(p \otimes x) = p \otimes u(x).
u ˉ ( p ⊗ x ) = p ⊗ u ( x ) . 此外,从公式 (44) 和 (45) 可以得出,A [ X ] A[X] A [ X ] -线性映射 u , u ˉ u, \bar{u} u , u ˉ 和 ϕ \phi ϕ 通过关系相关 ϕ ∘ u ˉ = u ∘ ϕ .
\phi \circ \bar{u} = u \circ \phi.
ϕ ∘ u ˉ = u ∘ ϕ . 让ψ \psi ψ 表示M [ X ] M[X] M [ X ] 的A [ X ] A[X] A [ X ] 自同态X − u ˉ X - \bar{u} X − u ˉ ,因此ψ ( p ⊗ x ) = ( X p ) ⊗ x − p ⊗ u ( x ) \psi(p \otimes x) = (Xp) \otimes x - p \otimes u(x) ψ ( p ⊗ x ) = ( X p ) ⊗ x − p ⊗ u ( x ) 。我们有以下命题:
由于 ϕ ( 1 ⊗ x ) = x \phi(1 \otimes x) = x ϕ ( 1 ⊗ x ) = x 对于所有 x ∈ M x \in M x ∈ M ,显然 ϕ \phi ϕ 是满射的;另一方面,
ϕ ( X ( p ⊗ x ) ) = X . ϕ ( p ⊗ x ) = u ( ϕ ( p ⊗ x ) ) ,
\phi(X(p \otimes x)) = X.\phi(p \otimes x) = u(\phi(p \otimes x)),
ϕ ( X ( p ⊗ x )) = X . ϕ ( p ⊗ x ) = u ( ϕ ( p ⊗ x )) , 其他字,
ϕ ∘ X = u ∘ ϕ = ϕ ∘ u ˉ \phi \circ X = u \circ \phi = \phi \circ \bar{u} ϕ ∘ X = u ∘ ϕ = ϕ ∘ u ˉ 由(46);这证明了
ϕ ∘ ψ = 0 \phi \circ \psi = 0 ϕ ∘ ψ = 0 。仍有待验证
Ker ϕ ⊂ Im ψ \operatorname{Ker} \phi \subset \operatorname{Im} \psi Ker ϕ ⊂ Im ψ 。对于这个注,由于
A A A 模
A [ X ] A[X] A [ X ] 的单项式
X k X^k X k (
k ≥ 0 k \geq 0 k ≥ 0 )形式基,每个元素
z ∈ M [ X ] z \in M[X] z ∈ M [ X ] 都可以唯一地写成形式
z = ∑ k X k ⊗ x k z = \sum_k X^k \otimes x_k z = ∑ k X k ⊗ x k ,其中
( x k ) (x_k) ( x k ) 是元素、
M M M 、有限支撑的家庭。如果
z ∈ Ker ϕ z \in \operatorname{Ker} \phi z ∈ Ker ϕ ,那么
ϕ ( z ) = ∑ k u k ( x k ) = 0 \phi(z) = \sum_k u^k(x_k) = 0 ϕ ( z ) = ∑ k u k ( x k ) = 0 ,我们可以写
z = ∑ k ( X k ⊗ x k − 1 ⊗ u k ( x k ) ) = ∑ k ( X k − u ˉ k ) ( 1 ⊗ x k ) .
z = \sum_k (X^k \otimes x_k - 1 \otimes u^k(x_k)) = \sum_k (X^k - \bar{u}^k)(1 \otimes x_k).
z = k ∑ ( X k ⊗ x k − 1 ⊗ u k ( x k )) = k ∑ ( X k − u ˉ k ) ( 1 ⊗ x k ) . 但由于
M [ X ] M[X] M [ X ] 的
A [ X ] A[X] A [ X ] 自同态
X X X 和
u ˉ \bar{u} u ˉ 是可置换的,那么
X k − u ˉ k = ( X − u ˉ ) ∘ ( ∑ j = 0 k − 1 X j u ˉ k − j − 1 )
X^k - \bar{u}^k = (X - \bar{u}) \circ \left( \sum_{j=0}^{k-1} X^j \bar{u}^{k-j-1} \right)
X k − u ˉ k = ( X − u ˉ ) ∘ ( j = 0 ∑ k − 1 X j u ˉ k − j − 1 )
这证明存在一个y ∈ M [ X ] y \in M[X] y ∈ M [ X ] 使得z = ψ ( y ) z = \psi(y) z = ψ ( y ) 。
现在让M ′ M' M ′ 为另一个A A A 模,u ′ u' u ′ 自同态为M ′ M' M ′ ;设M u ′ ′ M'_{u'} M u ′ ′ 、ϕ ′ \phi' ϕ ′ 、u ˉ ′ \bar{u}' u ˉ ′ 、ψ ′ \psi' ψ ′ 为从M ′ M' M ′ 和u ′ u' u ′ 获得的模和映射,即获得M u M_u M u 、ϕ \phi ϕ 、u ˉ \bar{u} u ˉ 、ψ \psi ψ 从 M M M 到 u u u 。然后:
对于 M 到 M' 的映射 g 是 M_u 到 M'_u 的 A[X]-同态,g 是 M 到 M' 的 A-同态使得 g ∘ u = u ′ ∘ g g \circ u = u' \circ g g ∘ u = u ′ ∘ g 是必要且充分的。在这种情况下,如果 g ˉ \bar{g} g ˉ 是 M[X] 到 M'[X] 的 A[X] 同态,等于 1 A [ x ] ⊗ g 1_{A[x]} \otimes g 1 A [ x ] ⊗ g (II, § 5, no. 1),则图表
引用了 1 · 被以下引用 2 引用了 II § 5. 。标量的环的扩张
被以下引用 习题 26, § 8 , VII § 5. 。 自同态 / 向量空间
M [ X ] → ψ M [ X ] → ϕ M u ⟶ 0 ↓ g ˉ ↓ g ˉ ↓ g M ′ [ X ] → ψ ′ M ′ [ X ] → ϕ ′ M u ′ ′ ⟶ 0
\begin{array}{cccccc}
M[X] & \xrightarrow{\psi} & M[X] & \xrightarrow{\phi} & M_u & \longrightarrow 0 \\
\downarrow \bar{g} & & \downarrow \bar{g} & & \downarrow g & \\
M'[X] & \xrightarrow{\psi'} & M'[X] & \xrightarrow{\phi'} & M'_{u'} & \longrightarrow 0
\end{array}
M [ X ] ↓ g ˉ M ′ [ X ] ψ ψ ′ M [ X ] ↓ g ˉ M ′ [ X ] ϕ ϕ ′ M u ↓ g M u ′ ′ ⟶ 0 ⟶ 0
是*可交换的*。
条件 g ∘ u = u ′ ∘ g g \circ u = u' \circ g g ∘ u = u ′ ∘ g 显然是 (43) 所必需的,因为 g g g 是 A[X]-同态;这就足够了,因为归纳意味着对于每个整数n > 0 n > 0 n > 0 都有g ∘ u n = u ′ n ∘ g g \circ u^n = {u'}^n \circ g g ∘ u n = u ′ n ∘ g 。另一方面,对于所有x ∈ M x \in M x ∈ M 和所有p ∈ A [ X ] p \in A[X] p ∈ A [ X ] ,
ϕ ′ ( g ˉ ( p ⊗ x ) ) = ϕ ′ ( p ⊗ g ( x ) ) = p ( u ′ ) ( g ( x ) ) = g ( p ( u ) ( x ) ) = g ( ϕ ( p ⊗ x ) )
\phi'(\bar{g}(p \otimes x)) = \phi'(p \otimes g(x)) = p(u')(g(x)) = g(p(u)(x)) = g(\phi(p \otimes x))
ϕ ′ ( g ˉ ( p ⊗ x )) = ϕ ′ ( p ⊗ g ( x )) = p ( u ′ ) ( g ( x )) = g ( p ( u ) ( x )) = g ( ϕ ( p ⊗ x )) 和
u ˉ ′ ( g ( p ⊗ x ) ) = u ˉ ′ ( p ⊗ g ( x ) ) = p ⊗ u ′ ( g ( x ) ) = p ⊗ g ( u ( x ) ) = g ˉ ( u ˉ ( p ⊗ x ) )
\bar{u}'(g(p \otimes x)) = \bar{u}'(p \otimes g(x)) = p \otimes u'(g(x)) = p \otimes g(u(x)) = \bar{g}(\bar{u}(p \otimes x))
u ˉ ′ ( g ( p ⊗ x )) = u ˉ ′ ( p ⊗ g ( x )) = p ⊗ u ′ ( g ( x )) = p ⊗ g ( u ( x )) = g ˉ ( u ˉ ( p ⊗ x )) 这就证明了图表 (48) 的交换律。
11. AN 自同态的特征多项式
令M M M 为维数n n n 和u u u 自同态的自由A A A 模块M M M 。考虑两个不定式A [ X , Y ] A[X, Y] A [ X , Y ] 和A [ X , Y ] A[X, Y] A [ X , Y ] 模M [ X , Y ] = A [ X , Y ] ⊗ A M M[X, Y] = A[X, Y] \otimes_A M M [ X , Y ] = A [ X , Y ] ⊗ A M 中的多项式环;令 u ˉ \bar{u} u ˉ 为 A [ X , Y ] A[X, Y] A [ X , Y ] 模块 M [ X , Y ] M[X, Y] M [ X , Y ] 的自同态,该模块规范地源自 u u u (II, § 5, no. 1)。由 no. 5, 命题 11 得出
det ( X − Y u ˉ ) = ∑ j = 0 n ( − 1 ) j T r ( ∧ j ( u ) ) X n − j Y j
\det(X - Y \bar{u}) = \sum_{j=0}^n (-1)^j \mathrm{Tr}(\wedge^j(u)) X^{n-j} Y^j
det ( X − Y u ˉ ) = j = 0 ∑ n ( − 1 ) j Tr ( ∧ j ( u )) X n − j Y j
因为如果相对于M M M 的基( e i ) 1 ≤ i ≤ n (e_i)_{1 \leq i \leq n} ( e i ) 1 ≤ i ≤ n ,U U U 是u u u 的矩阵,相对于M [ X , Y ] M[X, Y] M [ X , Y ] 的基( 1 ⊗ e i ) 1 ≤ i ≤ n (1 \otimes e_i)_{1 \leq i \leq n} ( 1 ⊗ e i ) 1 ≤ i ≤ n ,U U U 是u ˉ \bar{u} u ˉ 的矩阵,因此
T r ( ∧ j ( u ˉ ) ) = T r ( ∧ j ( u ) ) .
\mathrm{Tr}(\wedge^j(\bar{u})) = \mathrm{Tr}(\wedge^j(u)).
Tr ( ∧ j ( u ˉ )) = Tr ( ∧ j ( u )) .
令 M M M 为有限维自由 A A A 模,且为 M M M 的 u u u 自同态。自由A [ X ] A[X] A [ X ] 模M [ X ] M[X] M [ X ] 的自同态X − u ˉ X - \bar{u} X − u ˉ 的行列式称为u u u 的特征多项式,记为χ u ( X ) \chi_u(X) χ u ( X ) 。
被以下引用 1 被以下引用 VIII § 17. 。 简化范数与迹
如果 M M M 是秩 n n n ,则由 (49) 得出
χ u ( X ) = ∑ j = 0 n ( − 1 ) j Tr ( ∧ j ( u ) ) X n − j
\chi_u(X) = \sum_{j=0}^n (-1)^j \operatorname{Tr}(\wedge^j(u)) X^{n-j}
χ u ( X ) = j = 0 ∑ n ( − 1 ) j Tr ( ∧ j ( u )) X n − j
对于 det ( X − Y u ˉ ) = det ( X . I n + Y U ) \det(X - Y \bar{u}) = \det(X . I_n + Y U) det ( X − Y u ˉ ) = det ( X . I n + Y U ) 和 det ( X − u ˉ ) = det ( X . I n − U ) \det(X - \bar{u}) = \det(X . I_n - U) det ( X − u ˉ ) = det ( X . I n − U ) 。由此可见,χ u ( X ) \chi_u(X) χ u ( X ) 是次数n n n 的一元多项式,其中X n − 1 X^{n-1} X n − 1 的系数为− Tr ( u ) -\operatorname{Tr}(u) − Tr ( u ) ,常数项为( − 1 ) n det ( u ) (-1)^n \det(u) ( − 1 ) n det ( u ) 。
在命题 18 的记号(§ 3 § 3 §3 、no. 10)中,对于所有x ∈ M x \in M x ∈ M ,χ u ( u ) ( x ) \chi_u(u)(x) χ u ( u ) ( x ) 是χ u ( X ) ⊗ x \chi_u(X) \otimes x χ u ( X ) ⊗ x 的ϕ \phi ϕ 下的像。但如果 v v v 是 M [ X ] M[X] M [ X ] 的自同态,X − u ˉ X - \bar{u} X − u ˉ (no. 6) 的转置,那么
χ u ( X ) ⊗ x = χ u ( X ) ( 1 ⊗ x ) = ( X − u ˉ ) ( v ( 1 ⊗ x ) )
\chi_u(X) \otimes x = \chi_u(X)(1 \otimes x) = (X - \bar{u})(v(1 \otimes x))
χ u ( X ) ⊗ x = χ u ( X ) ( 1 ⊗ x ) = ( X − u ˉ ) ( v ( 1 ⊗ x ))
结论由命题18 of no. 10得出。
习题
参见习题为 § 8 。