https://ocw.mit.edu/courses/18-06-linear-algebra-spring-2010/video_galleries/video-lectures/
이번 강의에서는 determination의 properties(특징)들에 대해서 배운다.
determination은 추후에 배울 eigenvalue와 매우 연관성이 높기에 잘 배워둘 필요가 있다.
먼저 다음과 같은 질문을 던진다.
∣A∣=0→A is invertible
왜 위 명제가 참일까? determination의 properties를 통해 증명해보자.
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det(I)=1
- ∣∣∣∣∣1001∣∣∣∣∣=1
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Exchange rows : reverse sign of det.
- ∣∣∣∣∣0110∣∣∣∣∣=−1
1번과 2번 규칙을 통해서 det(P)=1(even) or−1(odd)라는 걸 알 수 있다.
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(a) ∣∣∣∣∣tactbd∣∣∣∣∣=t∣∣∣∣∣acbd∣∣∣∣∣, (b) ∣∣∣∣∣a+a′cb+b′d∣∣∣∣∣=∣∣∣∣∣acbd∣∣∣∣∣+∣∣∣∣∣a′cb′d∣∣∣∣∣
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(a) ∣∣∣∣∣tactbd∣∣∣∣∣=tad−tbc=t(ad−bc)=t∣∣∣∣∣acbd∣∣∣∣∣
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(b) ∣∣∣∣∣a+a′cb+b′d∣∣∣∣∣=d(a+a′)−c(b+b′)=(ad−bc)+(a′d−b′c)=∣∣∣∣∣acbd∣∣∣∣∣+∣∣∣∣∣a′cb′d∣∣∣∣∣ (=linear each row)
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2 equal rows→det(A)=0
- Exchange those rows -> same matrix.
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Subtract l×row i from row k → Det. dosen’t change.
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∣∣∣∣∣ac−labd−lb∣∣∣∣∣=∣∣∣∣∣acbd∣∣∣∣∣+∣∣∣∣∣a−lab−lb∣∣∣∣∣=∣∣∣∣∣acbd∣∣∣∣∣ (by 3(b))
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∣∣∣∣∣ac−labd−lb∣∣∣∣∣=∣∣∣∣∣acbd∣∣∣∣∣−l∣∣∣∣∣aabb∣∣∣∣∣=∣∣∣∣∣acbd∣∣∣∣∣ (by 3(a))
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row of zeros→det(A)=0
- ∣∣∣∣∣0c0d∣∣∣∣∣=0∣∣∣∣∣0c0d∣∣∣∣∣=0 (by 3(a))
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U=⎣⎢⎢⎢⎡d10.0−d2.....0−.−dn⎦⎥⎥⎥⎤→det(U)=d1d2...dn (product of pivots)
- ∣∣∣∣∣∣∣∣∣d10.0−d2.....0−.−dn∣∣∣∣∣∣∣∣∣→⎣⎢⎢⎢⎡d10.00d2.....00.0dn⎦⎥⎥⎥⎤→d1⎣⎢⎢⎢⎡10.00d2.....00.0dn⎦⎥⎥⎥⎤→d2d1⎣⎢⎢⎢⎡10.001.....00.0dn⎦⎥⎥⎥⎤→...→dn...d2d1det(I)=dn...d2d1
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(a) A is singular→det(A)=0, (b) A is invertible→det(A)=0
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(a) A is singular→A has row of zeros→det(A)=0
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(b) A is invertible→A→U→D→d1d2...dn
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det(AB)=det(A)det(B)
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det(A−1)=det(A)1 (여기서 det(A)=0 라는 걸 알 수 있다.)
- det(A−1A)=det(I)=1=det(A−1)det(A)
∴det(A−1)=det(A)1
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det(A2)=det(A)2
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det(2A)=2ndet(A)
- A:n×n
det(2A)=∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣200.0020.0...............000.2∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣det(A)=2ndet(A)
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det(AT)=det(A)
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∣∣∣∣∣acbd∣∣∣∣∣=∣∣∣∣∣abcd∣∣∣∣∣
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det(LU)=det(UTLT)det(L)det(U)=det(UT)det(LT)
L, U는 7번 특징에 의해서 대각성분들이 값만 곱해줌으로써 det.가 가능하다. 따라서 Transpose가 진행되도 값을 변하지 않는다.
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또한 이 특징에 따라 위 1~9번 특징들이 모두 row뿐만 아니라 column에도 똑같이 적용될 수 있다는 것을 의미한다. (ex. column change, column of zeros, ...)