行列式

行列式

執筆済 数学線形代数

正方行列に対して定まる 1 つのスカラー det⁡A。

意味は体積の倍率#

A による変換で、単位体積がどれだけ拡大されるか。

  • |det⁡A|=2 … 体積が 2 倍になる
  • det⁡A<0 … 向きが反転する(鏡映を含む)
  • det⁡A=0 … 体積が潰れる。より低い次元に押し込まれている

det⁡A=0 が逆行列の非存在と同値なのは、 潰れた情報は戻せないからと読める。

性質#

det⁡(AB)=det⁡A⋅det⁡B,det⁡(A⊤)=det⁡A,det⁡(A−1)=1/det⁡A

体積倍率と考えれば、積の式は「2 回変換すれば倍率は掛け算」で自然。

固有値との関係も重要。

det⁡A=∏iλi

数値計算では使わない#

余因子展開は 𝒪(n!) で論外。 LU 分解して対角成分の積を取れば 𝒪(n3) だが、 そもそも行列式で特異性を判定するのは推奨されない。 値がスケールに強く依存するため(det⁡(cA)=cndet⁡A)、 10−20 でも特異とは限らない。 特異性の判定には条件数や 特異値を使う。

参考文献#

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