Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Линейная алгебра.-1

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
10.82 Mб
Скачать

 

 

 

§ 2. ОПРЕДЕЛИТЕЛИ

 

 

 

31

суммы

в (1.35),

совсем не зави сят от элементов

строк с ном ерам и

i\

и г2 и сохраняю т свое значение. Тем самы м свойство 2°) доказано.

 

3°)

Л и н е й н о е

с в о й с т в о

о п р е д е л и т е л я . Будем говорить,

что некоторая строка (щ , а 2, . .. ,

ап ) явл яется ли н ей н о й ком бинацией

строк

(Ьь Ь2, . .. ,

bn), (ci, с2, ... ,

сп), ... , (di, d2,

... ,

dn )

с к оэф ф и ц и ­

ентами

А, /г, ... ,

г/,

если aj = A5j + /iCj + . . .

+

i/dj

д л я всех j

=

= 1, 2,

... , п.

 

 

 

 

 

 

 

Л инейное свойство определителя мож но сф орм улировать так: если

в определит еле п -го порядка А некот орая i -я строка (а ц , щ 2, ... , a in )

я в ля е т с я

ли н ей н о й ком бинацией

двух

ст рок

(Ъ\, Ь2, . .. ,

Ьп)

и

(ci,

с2, ... , сп)

с коэф ф ициент ам и А

и ц ,

то Д

= А Д 1 +

д Д 2;

где

Д 1 определит ель, у которого i -я строка равна (Ъ\, Ь2, ... ,

Ьп),

а все

ост альны е ст роки т е ж е, чт о и у А , а Д 2 — определит ель, у кот о­ рого i -я строка равна (щ , с2, ... , сп ), а все ост альны е ст роки т е ж е, чт о и у А .

 

Д л я доказательства разлож и м

каж ды й из трех определителей Д ,

A i

и Д 2 по г-й строке и зам етим ,

что у всех трех определителей все

м иноры

M j

элементов г-й строки

одинаковы . Но отсю да следует, что

ф орм ула

Д

=

А Д 1 +

/гД 2 сразу

вы текает из равенств ац

Abj +

+

Mci (j

=

1, 2,

п ).

 

 

 

 

К онечно, линейное

свойство справедливо и д л я случая,

когда i

строка явл яется линейной комбинацией не двух, а нескольких строк. К ром е того, линейное свойство справедливо и д л я столбцов определи ­ теля.

Д оказанны е три свойства являю тся основны м и свойствам и опреде­ лителя, вскры ваю щ им и его природу.

Следую щ ие п ять свойств являю тся ло ги ческ и м и следст виям и трех

основны х свойств.

С л е д с т в и е 1. О пределит ель с двум я одинаковы ми ст рокам и (и ли

ст олбцам и) равен нулю .

В самом деле, при перестановке двух одинаковы х строк, с одной стороны , определитель Д не изм енится, а с другой стороны , в силу

свойства 2°) изм енит зн ак на противополож ны й . Таким образом, Д =

= —Д , т. е. 2 Д

=

0 или Д

= 0.

 

 

С л е д с т в и е

2.

У м нож ение всех элем ент ов некот орой ст роки

(и ли некот орого

ст олбца)

определит еля на

число А равносильно

ум нож ен ию определит еля на эт о число А.

 

 

И ны ми словами, общ ий

м н о ж и т ель всех

элем ент ов

некот орой

ст роки (и ли некот орого ст олбца) определит еля м ож но

вы нест и за

зн ак эт ого определит еля. (Это свойство вы текает из свойства 3°) при

ц = 0.)

32

 

ГЛ. 1. МАТРИЦЫ И ОПРЕДЕЛИТЕЛИ

 

С л е д с т в и е

3.

Е сли все элем ент ы

некот орой

ст роки

(и ли неко­

торого ст олбца)

определит еля равны

н улю , то и

сам определит ель

равен нулю . (Это свойство вы текает из преды дущ его при Л = 0.)

С л е д с т в и е

4 .

Е сли элем ент ы двух ст рок (и ли двух

ст олбцов)

определит еля пропорциональны , то определит ель равен нулю . (В са­ мом деле, в силу следствия 2, м нож итель пропорциональности м ож ­

но вы нести за зн ак определителя, после чего останется определитель

с двум я одинаковы м и строками, которы й равен нулю согласно след­

ствию 1).

 

 

С л е д с т в и е

5. Е сли к элем ен т а м некот орой ст роки (и ли некот о­

рого

ст олбца)

определит еля прибавит ь соот вет ст вую щ ие элем ен ­

т ы

другой ст роки (другого ст олбца ), ум нож енны е на произвольны й

м н о ж и т ель

А,

то вели чи н а определит еля не изм ени т ся .

В самом

деле, полученны й в результате указанного прибавления

определитель мож но, в силу свойства 3°), разбить на сумму двух опре­ делителей, первы й из которы х совпадает с исходным, а второй равен нулю, в силу пропорциональности двух строк (или столбцов) и след­ ствия 4.

З а м е ч а н и е .

С ледствие 5, как

и

линейное свойство,

допускает

более

общ ую ф орм улировку,

которую

мы приведем д л я

строк: ес­

л и к

элем ен т а м

некот орой

ст роки

определит еля прибавит ь соот ­

вет ст вую щ ие элем ент ы ст рокщ являю щ ей ся ли н ей н о й ком бинацией н ескольких других ст рок эт ого определит еля каким и угодно коэф­

ф и ц и ен т а м и ),

то вели чи н а определит еля не изм ени т ся .

С ледствие

5 ш ироко прим еняется при

конкретном вы числении

определителей

(соответствую щ ие прим еры

будут приведены в следу­

ющем пункте).

 

 

П реж де чем сф орм улировать еще одно свойство определителя, вве­ дем полезное понятие алгебраического дополнения данного элемента

определителя.

 

 

А лгебраическим

дополнением данного элем ент а ац

определит еля

п -го порядка (1.11)

назовем чи сло , равное (—1)г + -?М*

и обозначаемое

сим волом A ij.

 

 

Таким образом, алгебраическое дополнение данного элем ента мо­

ж ет отли чаться от м инора этого элем ента только знаком .

 

С помощ ью понятия алгебраического дополнения теорем ы 1.1

и

1.2 мож но п ереф орм улировать

так: сум м а произведений элем ент ов

лю бой ст роки (любого ст олбца)

определит еля на соот вет ст вую щ ие

алгебраические дополнения эт ой ст роки (эт ого ст олбца) равна эт о­

му определит елю .

Соответствую щ ие ф орм улы разлож ен и я определителя по г-й стро-

§ 2. ОПРЕДЕЛИТЕЛИ

33

ке и по j -му столбцу мож но переписать так:

п

Д

 

a ijA ij

(для лю бого i

=

1, 2, . .

п ),

(1.13')

 

 

3 = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

Д

=

 

a ^ A ij

(для лю бого j

=

1, 2, . • .,

п ).

(1 .2Г )

 

 

2=1

 

 

 

 

 

 

Теперь

мы

можем сф орм улировать последнее свойство определи ­

теля:

 

 

 

 

 

 

 

 

4°) С в о й с т в о

а л г е б р а и ч е с к и х

д о п о л н е н и й

с о с е д н и х

с т р о к ( и л и

с т о л б ц о в ) . С ум м а произведений

элем ент ов какой-

либо ст роки

(и ли

какого-либо ст олбца)

 

определит еля

на соот вет ­

ст вую щ ие алгебраические дополнения элем ент ов лю бой другой ст ро­ ки (любого другого ст олбца) равна нулю .

Д оказательство проведем д л я строк (для столбцов оно проводится

аналогично). З ап и сы вая подробно ф орм улу (1.13')

 

 

 

 

а п

а\2

..

а \п

 

 

 

 

 

 

 

 

a2i

а22

• •

а2П

— А ц о ц +

Ai2

+ ..- • Т

A-inaim

(1.36)

 

 

 

 

 

 

ani

ап2

- -

апп

 

 

 

 

 

 

 

зам етим ,

что поскольку алгебраические дополнения А ц ,

... , А{п

не зависят от элементов г-й строки а п ,

а ^ ,

. . щ п , то равенство (1.36)

явл яется тож деством относительно а ц ,

а ^ ,

. . а%п

и сохраняется при

замене

чисел а п , а ^ , . . оцп лю бы ми

другим и

п

числами. Зам енив

а п , ai2 , ... , ain

соответствую щ ими элементами

лю бой

(отличной от

г-й) к -й строки

a ki,

а^2 , ... , а^п , мы получим слева в

(1.36)

опреде­

литель

с двум я

одинаковы м и строками, равны й

нулю

согласно след­

ствию

1. Таким образом,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ai\cik\ Т А п а ^ Т . .. Т A in a^n

О

 

 

(для лю бы х несовпадаю щ их i и к).

5. П рим еры вы числения оп р едел и тел ей . П ри конкретном вы ­ числении определителей ш ироко использую тся ф орм улы разлож ен и я по строке или столбцу и следствие 5, позволяю щ ее, не изм еняя ве­ личины определителя, п ри бавлять к лю бой его строке (или столбцу) произвольную линейную комбинацию других его строк (или столбцов). Особенно удобно использовать ф орм улу разлож ен и я по тем строкам (или столбцам), многие элем енты которы х равны нулю . В частности,

3 В .А . И л ьи н , Э .Г. П о зн я к

34 ГЛ. 1. МАТРИЦЫ И ОПРЕДЕЛИТЕЛИ

если в данной строке отличен от нуля только один элемент, то р азло ­ ж ение по этой строке содерж ит только одно слагаемое и сразу сводит вопрос о вы числении определителя порядка п к вопросу о вы числении определителя порядка (п — 1) (минора, стоящ его в указанном слагае­ мом).

Если в данной строке отличны от нуля несколько элементов,

отвечаю щ их пересечению этой строки с нескольким и столбцами, то, прим еняя к указанны м столбцам следствие 5, мы м ож ем, не изменив

определителя, обратить в нуль все элем енты данной строки, за исклю ­

чением одного.

 

 

 

П ерейдем к конкретны м прим ерам .

 

П р и м е р

1. П усть требуется вы числить следую щ ий определитель

четвертого порядка:

 

 

 

 

4

99

83

1

 

0

8

16

0

 

60

17

134

20

 

15

43

106

5

В ы читая из

первого столбца утроенны й

последний столбец, будем

им еть

1

99

83

1

 

 

0

8

16

0

 

0

17

134

20

 

0

43

106

5

Д алее естественно р азло ж и ть определитель по первому столбцу. В ре­ зультате получим

8 16 О

Д = 1 • 17 134 20

43 106 5

Теперь в определителе третьего порядка вы чтем из второго столбца удвоенны й первы й столбец. П ри этом будем им еть

8

0

0

Д = 17

100

20

43

20

5

Р азл агая, наконец, последний определитель третьего порядка по пер­ вой строке, окончательно получим

100

20

Д = 8-

8(500 - 400) = 800.

20 50

 

 

§ 2. ОПРЕДЕЛИТЕЛИ

 

 

35

П р и м е р 2. В ы числим

так

назы ваем ы й т реугольны й

определи­

т е л ь , у

которого все

элементы ,

леж ащ ие

вы ш е главной

диагонали,

равны нулю

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оц

 

0

. ..

 

 

О

О

 

 

0*21

 

а22

• • •

 

 

О

О

 

 

Д п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

—1)1

—1)2 •••

^(п —l)(n —1)

 

U

 

 

(2П1

 

(2п2

• • •

 

 

^n(n —1)

^пп

 

Р азл агая

определитель

Д п по последнему

столбцу,

мы

получим, что

он равен произведению элемента апп

на

треугольны й

определитель

(п — 1)-го порядка Д п _ 1 , равны й

 

 

 

 

 

 

 

 

All

 

0

. ..

 

О

 

 

 

 

 

021

 

&22

• •

О

 

 

 

 

 

—1)1

—1)2

•••

^(п —l)(n—1)

 

П оследний определитель мы снова разлож и м по его последнему столб­ цу, в результате чего убедим ся в том, что он равен произведению элемента a,(n - i ) ( n - i ) на треугольны й определитель (п — 2)-го поряд ­ ка Д п _ 2 - П родолж ая аналогичны е рассуж дения, мы придем к следую ­

щ ему вы раж ению д л я исходного определителя: Д п = а ц а 2 2 • • • а пп. И так, т реугольны й определит ель равен произведению элем ен т о в,

ст оящ их на его главной диагонали.

З а м е ч а н и е 1. Если у определителя Д равны нулю все элементы ,

леж ащ ие ниж е главной диагонали, то этот определитель такж е равен произведению элементов, леж ащ их на его главной диагонали (убедить­ ся в этом мож но по схеме, излож енной выш е, но примененной не к по­ следним столбцам, а к последним строкам; м ож но и просто произвести транспонирование Д и свести этот случай к рассм отренному вы ш е).

А налогичны м способом устанавливается, что определитель, у кото­

рого равны нулю все элементы , леж ащ ие вы ш е (или ниж е) побочной диагонали, равен произведению числа (—1)п(п - 1)/2 и всех элементов, леж ащ их на этой диагонали .

П р и м е р 3. Обобщ ением треугольного определителя второго по­

ряд ка м ож ет служ ить определитель 2п-го порядка следую щ ей блочной

А

О

А , В и С — произвольны е квадратн ы е

м атрицы

, в которой

В

С

 

м атрицы n -го порядка, а О — нулевая к в ад р атн ая м атри ц а n -го по­ рядка. У бедимся в том, что д л я указанного определителя справедлива

з:

36

ГЛ. 1. МАТРИЦЫ И ОПРЕДЕЛИТЕЛИ

ф о р м у л а

АО

=\А\ |С 121) . (1.37)

ВС

Привлекая теорем у Л ап ласа, разлож и м определитель, стоящ ий в левой части (1.37), по первы м п ст рокам . Т ак как определитель, у ко­

торого хотя бы один столбец состоит из нулей, равен нулю, то в ф о р ­ муле разлож ен и я (1.31) будет отлично от нуля только одно слагаемое,

причем это слагаемое (в силу того,

что ( _ 1)Т + ••• + n) + Т + ••• + n) =

1)

будет как раз равно \А\ \С\.

 

 

З а м е ч а н и е 2. А налогичны м и

рассуж дениям и легко убедиться

в

справедливости ф орм улы

 

 

АВ

= (-1)"|В| |С| (1.38)

С О

(Л, В , С и О имею т тот ж е смысл, что и вы ш е).

Д л я этого следует р азло ж и ть определитель, стоящ ий в левой части

(1.38), по последним п

строкам и учесть, что

 

 

 

 

 

^

^

[(n + 1) +

• • • +

2n] + [1 +

... + п\

^

-|^ 2 n (2 n +

1 )/2

 

^

 

 

П р и м е р

4. В ы числим теперь так назы ваем ы й определит ель В а н ­

дермонда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

XI

х 2

Хп

 

 

 

 

Д

(жь

х 2, • •

Хп ) =

x l

х \

х 2

 

 

 

(1.39)

 

 

 

 

 

 

1

х 2

1

п 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ч

 

х п

 

 

 

 

В ы читая первы й столбец из всех последую щ их, будем иметь

 

 

 

 

 

 

1

 

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

XI

(х 2

-

Xl)

 

{х„

-

X l)

Д (жь х 2,

■■

Хп ) =

х \

(х 2

-

4 )

 

( x l -

x i )

 

 

 

 

 

гГп ~ 1

( 4 ” 1

- х ? - 1) . . . «

-

1

_

Д - 1)

 

 

 

 

 

Х1

 

 

 

Д алее естественно произвести разлож ение по первой строке, в ре-

2-1) Напомним, что символами \А\ , \В\ , \С\ , ... мы договорились обозначать определители матриц А, В, С, . . . соответственно.

§ 2. ОПРЕДЕЛИТЕЛИ

37

зультате чего мы получим

д (жх,ж2,

,Х п)

=

 

 

 

 

 

2

-

Жх)

3

-

Жх)

=

(ж|

-

х \)

(4

- 4 )

 

( ж Г 1

- х ? - 1)

( ж Г 1 -

^ - 1) ..

 

(х п

-

Жх)

 

(х п2

- х

! )

 

1

1

н

1

В ы читая теперь из каж дой строки преды дущ ую

строку, умнож ен

ную на Х\ , получим

 

 

 

 

 

 

 

д (жх, Х2, •у Хп)

 

 

 

 

 

 

 

2

-

Жх)

3 -

Жх)

(ж„

-

Жх)

ж2 2

-

Жх)

Х3(х 3 -

Жх)

Х „ (хп

-

Жх)

Х2 ~ 2(х 2

- x l)

х 3 ~ 2(х 3

- Жх) . • •

ж” “ 2 (ж„

- Жх)

Д алее мы можем вы нести за зн ак определителя общ ий м нож итель пер­ вого столбца, равны й 2 — ад), общ ий м нож итель второго столбца, равны й (жз — x i), ... , общ ий м нож итель (п — 1 ) - г о столбца, равны й

(х п х \) . В результате получим

Д

(ж1; ж2, . .

х п )

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

2 -

Х г ) ( х 3

-

жх) . . . (х п

-

жх) • Д (ж2, ж3, . .

ж„).

 

Со стоящ им

в

правой части

определителем

Д

(ж2, ж3, . . х п )

по­

ступим точно так ж е, как и с Д

(жх, ж2, . . х п ). В результате получим,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д (ж2, ж3,

... ,

х п )

= (ж3

-

 

ж2) . . . (ж„

-

ж2) • Д (ж3, . .

х п ).

 

 

П родолж ая

аналогичны е

рассуж ден и я

далее,

окончательно полу­

чим, что исходный определитель (1.39) равен

 

 

 

 

Д

(жх, ж2, . .

х п )

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

2

- Жх)(ж3 -

Жх). . . (ж„ -

Жх)(ж3

- ж2) . . .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• • • (ж„

-

ж2) . . . (ж„

- ж „ _ х ).

 

6 . О п р е д е л и т е л ь

с у м м ы

и п р о и з в е д е н и я

м а т р и ц .

Н епосред­

ственно из линейного свойства определителя вы текает, что определи­ т ель сум м ы двух квадрат ны х м а т р и ц одного и того ж е порядка п

38

ГЛ. 1. МАТРИЦЫ И ОПРЕДЕЛИТЕЛИ

А =

\\ciij\\ и В = \\bij\\ равен сум м е всех р а зли ч н ы х определит елей

порядка п, которые м о гут п о лу ч и т ь с я , если част ь ст рок (и ли ст олб­

цов) брать

совпадаю щ им и

с соот вет ст вую щ им и ст рокам и

(и ли

ст олбцам и)

м ат рицы А , а

ост альную част ь — совпадаю щ им и

с со­

о т вет ст вую щ им и ст рокам и (и ли ст олбцам и) В .

Д окаж ем теперь, что определит ель м ат рицы С , равной произведе­

нию квадрат ной м ат рицы А па квадрат ную

м а т р и ц у

В , равен про­

изведению

определит елей м а т р и ц А

и В .

 

 

 

П усть

порядок всех трех м атриц

А , В и

С

равен п,

и пусть О

нулевая к в ад р атн ая м атри ц а порядка n, а (— 1

следую щ ая м атрица:

 

1 I—1

тI—1

0

' б II

 

0

0 ..

1 I—1

0 ..

0

0

1 I—1

В

силу

прим ера

2 из

преды дущ его

пункта

определитель

м атрицы

(—1 равен числу (— 1)п .

 

 

 

 

 

 

Рассм отрим

следую щ ие

две

блочны е

квад ратн ы е

м атрицы

порядка 2 п:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

О

 

И

А

С

 

 

 

 

( - 1 )Е В

 

( - 1 ) Е

О

 

 

 

 

 

 

 

 

В силу ф орм ул (1.37) и (1.38) из преды дущ его пункта, определите­

ли этих м атриц равны

 

 

 

 

 

 

 

А

О

\A \- \B \,

А

 

С

( - 1 Г | ( - 1 ) Д |С 1 = |С1 .

(

- 1

В

( - 1

О

 

 

 

 

Таким образом ,достаточно доказать равенство определителей

А

О

А

С

( - 1 )Е В

И

 

( ~ 1 ) Е О

§ 2. ОПРЕДЕЛИТЕЛИ

39

П одробнее эти д в а определителя мож но записать так:

а ц

^ 1 2

 

« 1 п

0

0

. . .

0

« 2 1

^ 2 2 . . .

« 2 п

0

0

. . .

0

«п1

2

• • •

«пп

0

0

. . .

0

&п

 

 

 

 

- 1

0

. . .

0

Ьц

bl2

 

Ьщ

0

- 1

. . .

0

^ 2 1

^ 2 2

•••

ь2п

0

0

 

а ц

« 1 2

^ 2 1

« 2

2

. . .

-

1

Ьп1

ЬП2 •••

Ьпп

 

« 1

п

Си

С1 2

СIn

. . .

«2 п

С2 1

2 2

2

 

 

 

С

С п

0"п1

«п2

• • •

- 1

0

. . .

0

- 1

. . .

 

Cnl

Сп2

•••

Спп

0

0

0

. . .

0

0

0

0

. . .

0

0

0

. . .

- 1

0

0

. . .

0

Д л я того чтобы

убедиться

в

равенстве

этих

двух определителей,

достаточно зам етить, что первы е п столбцов у этих определителей сов­ падаю т, а каж ды й столбец второго определителя (1.40) с номером п + к

(где к = 1 , 2 , . .. , п), в силу ф орм улы

с^- =

= 1 ctikbkj, получается

в результате прибавления к (п + к)-ш у

столбцу первого определителя

(1.40) линейной комбинации первы х п его столбцов с коэф ф ициентам и, соответственно равны м и bki, bk2 , . . bkn • Таким образом, определите­ ли (1.40) равны в силу следствия 5 из и. 3.

В заклю чение зам етим , что непосредственно из ф орм улы (1.37) вы ­

 

 

А

О

 

текает, что определитель прям ой суммы | А 0 В \

двух м ат­

 

 

О

В

 

риц Аж В равен произведению определителей этих м атриц.

 

7. П о н я т и е о б р а т н о й

м а т р и ц ы . П усть А — кв ад р атн ая м атри ц а

n -го порядка,

а Е — единичная к в ад р атн ая м атри ц а того ж е

порядка

(см. и. 2 § 1 ).

 

 

 

 

М атрица В

назы вается

правой обратной по отнош ению

к м атри ­

це А , если А В

= Е .

 

 

 

М атрица С назы вается левой обратной по отнош ению к м атрице А ,

если С А

=

Е .

 

 

 

 

Т ак

как

обе

м атрицы

А

и Е

являю тся квадратн ы м и м атрицам и

порядка

п,

то

м атрицы

В

ж С

(при условии, что они сущ ествую т)

такж е являю тся квадратн ы м и м атрицам и порядка п.

У бедимся в том, что

если обе м ат рицы В и С сущ ест вую т , то

40

ГЛ. 1. МАТРИЦЫ И ОПРЕДЕЛИТЕЛИ

они

совпадают м еж ду собой. В самом

деле,

на основании равенств

(1.7)

(см. п. 2 §1), соотнош ений А В =

Е , С А

— Е и сочетательного

свойства произведения м атриц получим

С = С Е = С (А В ) = (С А )В = Е В = В .

Естественно, возникает вопрос об условиях на м атрицу А , при вы ­

полнении которы х д л я

этой

м атрицы сущ ествую т

как

левая, так и

п р ав ая обратны е м атрицы 22) .

 

 

Т е о р е м а 1 .4 . Д л я

т ого,

чтобы для м ат рицы

А

сущ ест вовали

лева я и правая обратные м а т р и ц ы , необходимо и дост ат очно, чтобы

определит ель det А м ат рицы А

был о т личен от нуля .

 

 

 

Д о к а з а т е л ь с т в о .

1)

Н е о б х о д и м о с т ь . Если

д л я

м атрицы

А

сущ ествует хотя бы одна из обратны х м атриц, наприм ер

5 , то из со­

отнош ения А В

= Е мы получим, что det А • det В

= det Е — 1 23) ,

откуда вы текает, что det А ф 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ) Д о с т а т о ч н о с т ь .

П усть

определитель

Д

= det А

отличен

от

нуля. О бозначим,

как и

выш е,

символом

А ц

алгебраические допол­

нения элементов

ац м атрицы А

и

составим м атрицу

5 ,

в г-й строке

которой стоят алгебраические дополнения г-го столбца

м атрицы

А ,

поделенны е на величину определителя Д :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

п

А - 2 1

 

A - n i

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

" д

"

" "

" д

"

 

 

 

 

 

 

 

А

- 1 2

А - 2 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

д ~

" д

"

■ ''■

д

 

 

 

 

 

 

 

 

А - 1 п

А г п

 

ААЗ -П П

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

" "

Д

 

 

 

 

 

 

У бедимся в том, что

эта м атри ц а

В

явл яется

как

правой, так

и

левой обратной по отнош ению к м атрице А .

 

 

 

 

 

 

Д остаточно доказать,

что оба

произведения А В

и

В А являю тся

единичной м атрицей. Д л я этого достаточно зам етить, что у обоих про­

изведений

лю бой эле м е н т , не леж а щ и й

на главной диагонали, равен

н улю , ибо

после вы носа м нож ителя 1 / Д

этот элемент равен сумме

произведений элементов одной строки (или одного столбца) на соот­ ветствую щ ие алгебраические дополнения другой строки (или другого столбца). Ч то ж е касается элементов, леж ащ их на главной диагонали, то у обоих произведений А В и В А все такие элем енты равны едини­ це в силу того, что сум м а произведений элементов и соответствую щ их

22)и , стало быть, эти матрицы совпадают.

23) det Е = 1 в силу примера 2 из и. 5 этого параграф а.