行列式の入れ替えの性質の証明

行列式の行または列の入れ替えの性質の証明

行列 A

A=( a ij )=( a 11 a 12 ⋯ a 1n a 21 a 22 ⋯ a 2n ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ a n1 a n2 ⋯ a nn )

の s 行と t 行を入れ替えた行列を行列 B とする.

B=( b ij )=( b 11 b 12 ⋯ b 1n b 21 b 22 ⋯ b 2n ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ b n1 b n2 ⋯ b nn )

とおくと,行の番号 i が

i≠s , i≠t のとき

b ij = a ij

i=s のとき

b sj = a tj

i=t のとき

b tj = a sj

となる.

| B |=∑ sgn( 1 ⋯ s ⋯ t ⋯ n i 1 ⋯ i s ⋯ i t ⋯ i n ) b 1 i 1 ⋯ b s i s ⋯ b t i t ⋯ b n i n

=∑ sgn( 1 ⋯ s ⋯ t ⋯ n i 1 ⋯ i s ⋯ i t ⋯ i n ) a 1 i 1 ⋯ a t i s ⋯ a s i t ⋯ a n i n

a t i s と a s i t を入れ替える.

=∑ sgn( 1 ⋯ s ⋯ t ⋯ n i 1 ⋯ i s ⋯ i t ⋯ i n ) a 1 i 1 ⋯ a s i t ⋯ a t i s ⋯ a n i n

( 1 ⋯ s ⋯ t ⋯ n i 1 ⋯ i s ⋯ i t ⋯ i n ) =( 1 ⋯ s ⋯ t ⋯ n i 1 ⋯ i t ⋯ i s ⋯ i n )( s t ) より

= ∑ sgn⁡ { ( 1 ⋯ s ⋯ t ⋯ n i 1 ⋯ i t ⋯ i s ⋯ i n )( s t ) } a 1 i 1 ⋯ a s i t ⋯ a t i s ⋯ a n i n

= ∑ { −sgn⁡( 1 ⋯ s ⋯ t ⋯ n i 1 ⋯ i t ⋯ i s ⋯ i n ) a 1 i 1 ⋯ a s i t ⋯ a t i s ⋯ a n i n }

=− ∑ sgn⁡ ( 1 ⋯ s ⋯ t ⋯ n i 1 ⋯ i t ⋯ i s ⋯ i n ) a 1 i 1 ⋯ a s i t ⋯ a t i s ⋯ a n i n

=−| A |

転置の性質 | A | = | A t | より,の s 列と t 列を入れ替えた場合も同様にして証明できる.

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最終更新日: 2022年6月18日