9.1¶
第 2 列に関する余因子展開を用いて、行列式 を計算せよ。
1次の行列(というかスカラー)の行列式はそのスカラーそのものであるため
よって
Source
from sympy import Matrix
A = Matrix([
[1, 6, 0, 9, 1],
[2, 7, 0, 8, 2],
[3, 4, 5, 6, 7],
[4, 8, 0, 7, 4],
[5, 9, 0, 6, 5],
])
ASource
# 3列目と1列目を入れ替える(これで行列式は-1倍)
x1 = A[:, 0].copy()
x3 = A[:, 2].copy()
A[:, 0] = x3
A[:, 2] = x1
# 3行目と1行目を入れ替える(これで行列式は-1倍)
x1 = A[0, :].copy()
x3 = A[2, :].copy()
A[0, :] = x3
A[2, :] = x1
A2列目と4列目が(2,1,4,5)で同じ値なので、定理より行列式はゼロになる
Source
# 検算
import numpy as np
A = np.array([
[1, 6, 0, 9, 1],
[2, 7, 0, 8, 2],
[3, 4, 5, 6, 7],
[4, 8, 0, 7, 4],
[5, 9, 0, 6, 5],
])
np.linalg.det(A)0.0まず、1列目を2~4列から引く
Source
from sympy import Matrix
A = Matrix([
[100, 99, 99, 99],
[100, 99, 100, 100],
[100, 100, 99, 100],
[100, 100, 100, 99],
])
A[:, 1] -= A[:, 0]
A[:, 2] -= A[:, 0]
A[:, 3] -= A[:, 0]
A2~4行から1行目を引く
A[1, :] -= A[0, :]
A[2, :] -= A[0, :]
A[3, :] -= A[0, :]
ASource
# 検算
import numpy as np
A = np.array([
[100, 99, 99, 99],
[100, 99, 100, 100],
[100, 100, 99, 100],
[100, 100, 100, 99],
])
np.linalg.det(A)200.00000000000019.3¶
を 2 以上の自然数、 を 次の正方行列とする。次の問いに答えよ。
の 余因子の定義を書け。
の余因子行列の定義を書け。
のとき、 の余因子行列を の余因子を用いて表せ。
を 余因子行列とすると、 が成り立つことを次の□を埋めることにより証明せよ。(※穴埋め問題)
の 余因子の定義を書け。
の余因子行列の定義を書け。
のとき、 の余因子行列を の余因子を用いて表せ。
余因子をとすると
を 余因子行列とすると、 が成り立つことを次の□を埋めることにより証明せよ。
(※穴埋め問題)
前提となる定理 3:
証明:
上記の定理 1 より、
のとき、 9.1 式より、
ここで、 が正則であると仮定する。このとき、 の逆行列 が存在する。 9.2 式の両辺に右から を掛けると、
なので、 の余因子はすべて 0 となることに注意すると、余因子行列の定義より、 。零行列は正則ではないから、これは矛盾である。よって、 は正則では ないので、 。したがって、 。
のとき、定理 2 より、 。一方、 は対角成分がすべて の 次のスカラー行列なので、定理 3 より、 。よって、 9.1 式の 両辺の行列式をとると、 。
なので、
↓空欄を埋めてみたもの
第 1 行に関する余因子展開を用いることにより、 の行列式を求めよ。
第1行に関する余因子展開:
第1項
第2項
第3項
第4項
のとき、連立 1 次方程式
の解をクラメルの公式を用いて求めよ。
列の入れ替えで行列式は-1倍になるはずなので2~4は-1を掛ける
9.5¶
対称行列の余因子行列は対称行列であることを示せ。
次対称行列から行列を取り除いた次の正方行列をと表すことにする。
であるため(要出典)
行列式の性質によりであるため
となる
よって余因子と余因子について以下が成り立つ
よって、対称行列の余因子行列は対称行列になる