الرياضيات · المسرد

ما معنى صيغة متناوبة؟

تعريف 2.13 الرياضيات الجامعية — السنة 2 · الفصل 2 — الجبر الخطي

يكون التطبيق f ⁣:EnKf \colon E^n \to K nn-خطي إذا كان خطيًا في كل متغيّر، ومتناوبًا إذا انعدم كلما تساوى وسيطان. ويستلزم التناوبُ ضدّ التماثل: فتبديل وسيطين يغيّر الإشارة (بنشر f(,x+y,,x+y,)=0f(\dots, x + y, \dots, x + y, \dots) = 0)؛ وبعبارة أعمّ، من أجل σSn\sigma \in \mathfrak{S}_n،

f(xσ(1),,xσ(n))=ε(σ)f(x1,,xn),f(x_{\sigma(1)}, \dots, x_{\sigma(n)}) = \varepsilon(\sigma)\, f(x_1, \dots, x_n),

وذلك بتفكيك σ\sigma إلى مبادلات (المبرهنة 1.21).

أمثلة

مثال 2.15 (قاعدة ساروس، مستنبطةً ومهدومة)

من أجل n=3n = 3 يكون في صيغة التبديلات 3!=63! = 6 حدود بالضبط. وبسرد S3\mathfrak{S}_3 حسب الإشارة — id\mathrm{id} و(123)(1\,2\,3) و(132)(1\,3\,2) زوجية؛ و(12)(1\,2) و(13)(1\,3) و(23)(2\,3) فردية — نجد

detA=a11a22a33+a21a32a13+a31a12a23a21a12a33a31a22a13a11a32a23:\det A = a_{11}a_{22}a_{33} + a_{21}a_{32}a_{13} + a_{31}a_{12}a_{23} - a_{21}a_{12}a_{33} - a_{31}a_{22}a_{13} - a_{11}a_{32}a_{23} :

وهي بالضبط قاعدة “الأقطار” عند ساروس التي تُدرَّس في المدرسة — وقد صارت الآن مبرهنة، بإشارات غامضة تبيّن أنها إشارات التبديلات. وأما الهدم: فمن أجل n=4n = 4 هناك 2424 تبديلة، لا يلتقط منها أي مخطط أقطار سوى 88؛ فليس لقاعدة ساروس نسخة من الدرجة 44، ويحلّ محلها النشر بالعوامل المرافقة (المبرهنة 2.17 (4)). وعدّ الحدود تحذير أيضًا: ففي صيغة التبديلات n!n! حدًّا، ومن ثم فهي تعريف لا خوارزمية — إذ يحسب اختزال الأسطر المحدد det\det في O(n3)O(n^3) عملية بدلًا من ذلك.

اقرأ في الفصل ←
تعريف 21.1 الرياضيات الجامعية — السنة 3 · الفصل 21 — الصيغ التفاضلية ومبرهنة ستوكس

ليكن EE فضاءً متجهيًّا حقيقيًّا بُعده nn. الصيغة المتناوبة kk-الخطية على EE هي تطبيق α ⁣:EkR\alpha\colon E^k \to \R، خطي في كل متغيّر، يحقق α(v1,,vk)=0\alpha(v_1, \dots, v_k) = 0 كلما تساوى وسيطان. ويُكتب فضاؤها ΛkE\Lambda^k E^*؛ وباصطلاحٍ Λ0E=R\Lambda^0E^* = \R. ويفرض التناوبُ التخالفَ: فتبديل وسيطين يغيّر الإشارة (بنشر α(,v+w,,v+w,)=0\alpha(\dots, v + w, \dots, v + w, \dots) = 0)، وعمومًا α(vσ(1),,vσ(k))=ε(σ)α(v1,,vk)\alpha(v_{\sigma(1)}, \dots, v_{\sigma(k)}) = \varepsilon(\sigma)\,\alpha(v_1, \dots, v_k) من أجل كل تبديلة σ\sigma.

اقرأ في الفصل ←