Лямбда-матрица
Ля́мбда-ма́трица (λ-матрица, матрица многочленов) — квадратная матрица, элементами которой являются многочлены над некоторым числовым полем. Если имеется некоторый элемент матрицы, который является многочленом степени , и нет элементов матрицы степени большей чем , то — степень λ-матрицы.
Используя обычные операции над матрицами любую λ-матрицу можно представить в виде:
В случае если определитель матрицы отличен от нуля, λ-матрица называется регулярной.
Пример нерегулярной λ-матрицы:
Алгебра λ-матриц
Сложение и умножение
λ-матрицы одного и того же порядка можно складывать и перемножать между собой обычным образом и в результате получится другая λ-матрица.
Пусть и — λ-матрицы порядков и соответственно, и , тогда
- ;
- ,
где хотя бы одна из матриц — ненулевая, имеем
- ;
- ;
Деление
Предположим, что — регулярная λ-матрица и что существуют такие λ-матрицы с или со степенью , меньшей степени , что
- .
В этом случае называется правым частным при делении на , а — правым остатком. Подобно этому и — левое частное и левый остаток при делении на , если
и или степень меньше степени .
Если правый (левый) остаток равен 0, то называется правым (левым) делителем при делении на .
Если — регулярная, то правое (левое) частное и правый (левый) остаток при делении на существуют и единственны.
λ-матрицы с матричными аргументами
Вследствие некоммутативности умножения матриц, в отличие от свойств обычного многочлена для λ-матрицы нельзя записать равенство, аналогичное
- ,
поэтому мы определяем правое значение λ-матрицы в матрице как
- , если ;
и левое значение' как:
- ,
и в общем случае .
Теорема Безу для λ-матриц
Для λ-матриц существует свойство, аналогичное теореме Безу для многочленов: правым и левым остатком от деления λ-матрицы на , где — единичная матрица является и соответственно.
Свойство доказывается через разложение на множители:
- ,
при умножении обеих частей этого равенства на слева и сложении всех полученных равенств при , правая часть будет иметь вид , где — некоторая λ-матрица. Левая часть равенства:
- .
Таким образом:
- .
Результат теперь следует из единственности правого остатка. Утверждение для левого остатка получается обращением множителей в исходном разложении, умножением полученного на справа и суммированием.
Следствие: чтобы λ-матрица делилась без остатка на справа (слева) необходимо и достаточно, чтобы .
Литература
- Гантмахер Ф. Р. Теория матриц. — 2-е изд.. — М.: Наука, 1966.
- Ланкастер П. Теория матриц. — М.: Наука, 1973.