Формула Лейбница для определителей
Формула Лейбница — выражение для определителя квадратной матрицы размера через перестановки её элементов:
где — функция знака перестановки в группе перестановок , которая возвращает +1 или −1 для чётных и нечётных перестановок соответственно.
С использованием символа Леви-Чивиты и соглашений о суммировании Эйнштейна:
- .
Названа в честь Готфрида Лейбница, который ввёл понятие определителя и способ его вычисления в 1678 году.
Единственная знакопеременная мультилинейная функция, обращающаяся в единицу на единичной матрице — это функция, определённая формулой Лейбница[1]; таким образом, определитель может быть однозначно определён как знакопеременная мультилинейная функция, полилинейная относительно столбцов, и обращающаяся в единицу на единичной матрице.
Вычислительная сложность
Прямое вычисление по формуле Лейбница требует в общем случае операций, то есть, число операций асимптотически пропорционально факториалу (числу упорядоченных перестановок из элементов). Для больших определитель можно вычислить за операций путём формирования LU-разложения (обычно получаемого с помощью метода Гаусса или аналогичных методов), и в этом случае , а определители треугольных матриц и равняются произведениям диагональных элементов матриц. (В практических приложениях вычислительной линейной алгебры, однако, явное вычисление определителя используется редко[2]).
Примечания
- Lang, 2004, с. 148 Theorem 2.3.
- Trefethen & Bau, 1997.
Литература
- Определитель — статья из Математической энциклопедии. Д. И. Супруненко
- Lloyd N. Trefethen, David Bau. Numerical Linear Algebra. — SIAM, 1997. — ISBN 978-0898713619.
- Serge Lang. Linear Algebra. — Springer-Verlag, 2004. — (Undergraduate texts in mathematic). — ISBN 0-387-96412-6.