如何理解或是證明柯西 比內公式?

時間 2021-05-30 00:12:08

1樓:木亦有知

證明:令 ,且 ,定義對映:

顯然有令,則

當n" eeimg="1"/>時,的 次外形式為 ,。

當時,若為 的基,為 的基,則

,故,在此基底下

其中最終得到

對於 則有

所以特別的,當 時

2樓:cvgmt

學習了柯西比內那麼多年,今天才知道那個公式的正確寫法應該是去計算

而不是雖然是小小的變化,卻帶來幾何和代數上更清晰的解釋。

3樓:Dfusne

我補充一點內容. 單從線性代數層面講, 直觀的理解就是證明 展開行列組合後展開 將 分塊展開

第乙個等價由定理可得, 關鍵是下面這步:

*行列式定義:

將上述n!項分成 組, 再通過變換指標的方法再化簡得證.

第二個等價構造展開含A B且等於det(C)的矩陣M,用第乙個等價得到的結論多次展開M,化簡就能得到Cauchy-Binet公式.

上面兩個回答分析清晰明了,這種笨方法看起來比較雜亂233.

4樓:切我

對於交換環 ,是 模的組成的範疇到自身的函子。柯西比內公式就是這個命題的推論。

首先,的維數是組合數 ,存在一組基,其元素與 中選取 個元素的子集一一對應。

對於 矩陣,考慮其對應的線性對映 ,根據上面提到的基再轉回矩陣形式,其每一項恰好對應原矩陣的乙個 階子式的行列式(適當新增正負號)。

對於一組 和 矩陣,考慮其分別對應的線性對映 和 。把 用上面的方式轉成矩陣形式再展開,就得到了柯西比內公式。

5樓:[已重置]

公式的幾何意義可以參考——

摘自《流形上的分析》【J. Munkres著;謝孔斌、謝雲鵬譯。北京:科學出版社,2012(數學名著譯叢)】第152頁。

此外,似乎此公式尚有組合學及圖論方面的應用,但我不太清楚。

定理本身涉及的問題是——當一般矩陣(特指非方陣)在乘積為方陣時,其行列式的一般公式,屬於線性代數。

首先需要證明以下引理——

引理:設 分別為 及 矩陣,且 為兩者乘積,則 。

證明

:依矩陣乘法定義, 。約定 代表矩陣 的第 列。將 寫成關於 之各列的形式,則 。依行列式的多重線性,

其次,證明——

定理(柯西(Cauchy)—比內(Binet)):設 分別為 及 矩陣,且 為兩者乘積,則當 n" eeimg="1"/>時,有柯西—比內公式(Cauchy-Binet formula)——(公式右邊求和遍歷從 中取 個元素 的所有可能的組合,共 個)。特別的,當 時, ;而當 m" eeimg="1"/>時, 。

證明

:首先,注意到以下幾點事實成立:

行列式在矩陣轉置下不變。

依行列式的斜對稱性,若 ,則 ,故求和 與遍歷兩兩不同的 的求和(即 )毫無二致。

當 時,兩兩不同的 無法存在(顯然,在少於 種元素的集合中選 個元素時,重複是不可避免的,這是抽屜/鴿巢原理),故求和式中所有的因子 (依第2.點),從而 。

若 ,則 就是從 中所取的 元子集 的某個置換 ( 為 階置換群)。

對應於組合的所有排列所產生的項,可利用加法交換律及加法結合律收集到一起。

行列式的完全展開式為 。

其次,依引理有——

最後,注意到當 時,組合 是唯一的 ,此時公式

恰與 為 階方陣時眾所周知的公式一致。

【注:用語言表述,柯西—比內公式是說—— 分別為 及 的兩矩陣乘積( 矩陣)的行列式,等於他倆各自的 階子式乘積之和(顯然,相乘的必須是具有同樣的行/列標的 階子式)。】

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