Ma trận phản đối xứng !

Nguyễn Quang Hưng
(sonnet)

New Member
Xin chào các bạn giỏi Toán :)

Ma trận NxN vuông A=( a_{i j} ) được gọi là ma trận phản đối xứng (skew-symmetric or antisymmetric) nếu: Trans(A) = - A, hay a_{i j} = - a_{j i} với mọi 1<=i,j<=N.

Các bạn thử sức với bài toán nhỏ sau đây của tôi.

Câu 1: (dễ)
Chứng minh rằng mọi ma trận phản đối xứng bậc lẻ (i.e. N lẻ) đều không có ma trận nghịch đảo, đơn giản là Det(A)=0 với N lẻ.

Câu 2: (trung bình)
Chứng minh rằng định thức của ma trận phản đối xứng với hệ số thực bậc chẵn (N chẵn) luôn không âm, đơn giản là Det(A) >=0 với N chẵn.

Mạnh hơn nữa: định thức của ma trận phản đối xứng bậc chẵn 2m là bình phương của đa thức bậc m tạo thành từ các hệ số của nó, đơn giản là Det(A) = ( Sum sgn a_{i j} ..... a_{k l} )^2 trong đó sgn = +1 or -1.

Ví dụ với ma trận phản đối xứng 4x4 chúng ta có:
Det(A) = ( a_{1 4} a_{2 3} - a_{2 4} a_{1 3} + a_{1 2} a_{3 4} )^2

Câu 3: (khó)
A là ma trận NxN phản đối xứng bậc chẵn với N >= 4.

B là ma trận (N-1)x(N-1) được tạo ra từ A bằng cách bỏ đi hàng sát cuối cùng, hàng thứ (N-1) và cột cuối cùng, cột thứ N.

C là ma trận (N-2)x(N-2) được tạo ra từ A bằng cách bỏ đi 2 hàng và 2 cột cuối cùng.

Chứng minh rằng: Det(A) * Det(C) = [ Det(B) ]^2 .

Bạn trẻ nào có lời giải hay/đẹp cho câu cuối cùng sẽ được tôi mời đi nhậu :):)>-

Chúc các bạn vui vẻ !
 
Lâu lắm mới thấy anh Hưng :) .

Em học đại số tuyến tính rất kém , nên mới nghĩ ra câu 1 và phần đầu câu 2 nhưng mà em chỉ xét với ma trận thực .Những câu khác để em nghĩ sau vậy :)
Dùng đúng định lý sau đây : một ma trận Hermite có tất cả các giá trị riêng thực .
Áp dụng : A phản đối xứng thực thì iA là Hermite .
 
Bạn Đức Anh vác B41 bắn chim bồ câu rồi !:)

Câu 1) thì chắng cần dùng định lý gì to tát nào cả, giải ngắn nhất như sau:
Det(A)=Det(Transpose(A))=Det(-A)=(-1)^N Det(A), từ đây suy ra Det(A)=0 với N lẻ.

Nói thêm là các hệ số của ma trận A là các phần tử của vành giao hoán bất kỳ, không nhất thiết cứ phải trường Thực hay Phức. Đưa thêm đ/k này để loại trừ khả năng gọi đến định lý chéo hóa ma trận bình thường (rộng hơn ma trận Hermite).

Nếu dùng định lý chéo hóa, thì câu 1) giải cũng hết sức ngắn:
0=Tr(A)=Sum ( lambda_i), vì N lẻ nên phải có ít nhất 1 giá trị riêng =0, từ đó suy ra Det(A)= 0.

Đương nhiên định lý chéo hóa sẽ 0 giúp ích nhiều cho phần mạnh hơn của câu 2.

Một lưu ý nữa là giới hạn về ĐSTT là không tôt. Người làm Toán giỏi là ng nhìn thấy links từ mảng này tới mảng khác, chứ không tự trói mình vào 1 mảng. Dụng ý ở đây của ng ra đề chính là giúp các bạn trẻ tự khám phá ra những mối quan hệ giữa các lĩnh vực "rất" khác nhau của Toán, cho dù câu hỏi tưởng chừng rất ĐSTT, môn học của SV năm 1.





Trần Đức Anh đã viết:
Lâu lắm mới thấy anh Hưng :) .
 
Cách giải của anh hay thật :) . Quả thật là em chưa học trường nào khác ngoài C và R . Những kiến thức về trường mà em được học ở trường vẫn còn rất hình thức, có lẽ do học đại cương :)
 
Back
Bên trên