อ่าน 3 นาที
เมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนทั่วไป
ในทางคณิตศาสตร์เมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนทั่วไป (หรือเมทริกซ์เอกนาม ) คือเมทริกซ์ที่มีรูปแบบที่ไม่เป็นศูนย์เหมือนกับเมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนกล่าวคือ...
เมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนทั่วไป
ในทางคณิตศาสตร์เมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนทั่วไป (หรือเมทริกซ์เอกนาม ) คือเมทริกซ์ที่มีรูปแบบที่ไม่เป็นศูนย์เหมือนกับเมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนกล่าวคือ มีค่าที่ไม่เป็นศูนย์เพียงค่าเดียวในแต่ละแถวและแต่ละคอลัมน์ แต่ต่างจากเมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนที่ค่าที่ไม่เป็นศูนย์ต้องเป็น 1 ในเมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนทั่วไป ค่าที่ไม่เป็นศูนย์สามารถเป็นค่าใดก็ได้ที่ไม่ใช่ศูนย์ ตัวอย่างของเมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนทั่วไปคือ
โครงสร้าง
เมทริกซ์ผกผันAจะเป็นเมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนแบบทั่วไปก็ต่อเมื่อสามารถเขียนได้ในรูปผลคูณของเมทริกซ์ทแยงมุม ผกผัน Dและเมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนP (ซึ่ง ผกผัน ได้โดยปริยาย ) กล่าวคือ
โครงสร้างกลุ่ม
เซตของเมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนทั่วไปขนาด n × n ที่มีสมาชิกอยู่ในฟิลด์Fก่อให้เกิดกลุ่มย่อยของกลุ่มเชิงเส้นทั่วไป GL( n , F ) ซึ่งกลุ่มของ เมทริกซ์แนวทแยง ที่ไม่เอกฐาน Δ( n , F ) ก่อให้เกิดกลุ่มย่อยปกติ อันที่จริง เหนือฟิลด์ทั้งหมด ยกเว้นGF(2)เมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนทั่วไปเป็นตัวทำให้ เมทริกซ์แนวทแยง เป็นปกติซึ่งหมายความว่าเมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนทั่วไปเป็น กลุ่มย่อย ที่ใหญ่ที่สุดของ GL( n , F ) ซึ่งเมทริกซ์แนวทแยงเป็นปกติ
กลุ่มนามธรรมของเมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนทั่วไปคือผลคูณแบบเวิร์ทของF ×และS nโดยเฉพาะอย่างยิ่ง หมายความว่าเป็นผลคูณกึ่งตรงของ Δ( n , F ) โดยกลุ่มสมมาตรS n :
- S n ⋉ Δ( n , F ),
โดยที่S n ทำ หน้าที่ โดยการสลับพิกัด และเมทริกซ์แนวทแยง Δ( n , F ) มีลักษณะสมมาตรกับ ผลคูณ nเท่า ( F × ) n
กล่าวโดยละเอียด เมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนทั่วไปเป็นการแสดงเชิงเส้น (ที่ถูกต้อง) ของผลคูณพวงหรีดนามธรรมนี้: การทำให้เป็นจริงของกลุ่มนามธรรมในฐานะกลุ่มย่อยของเมทริกซ์
กลุ่มย่อย
- กลุ่มย่อยที่สมาชิกทุกตัวเป็น 1 คือเมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนซึ่งมีโครงสร้างเหมือนกับกลุ่มสมมาตร
- กลุ่มย่อยที่ค่าทั้งหมดเป็น ±1 คือเมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนแบบมีเครื่องหมายซึ่งก็คือกลุ่มไฮเปอร์ออกตาเฮดรัล
- กลุ่มย่อยที่มีสมาชิกเป็น ราก ที่m ของเอกภาพ นั้น สมมาตรกับกลุ่มสมมาตรทั่วไป
- กลุ่มย่อยของเมทริกซ์แนวทแยงเป็นกลุ่มอาเบเลียนกลุ่มปกติ และเป็นกลุ่มอาเบเลียนสูงสุด กลุ่มผลหารเป็นกลุ่มสมมาตร และโครงสร้างนี้แท้จริงแล้วคือกลุ่มเวล์ของกลุ่มเชิงเส้นทั่วไป: เมทริกซ์แนวทแยงเป็นทอรัสสูงสุดในกลุ่มเชิงเส้นทั่วไป (และเป็นตัวทำให้เป็นศูนย์กลาง ของตัวเอง ) เมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนแบบทั่วไปเป็นตัวทำให้เป็นปกติของทอรัสนี้ และผลหารคือกลุ่มเวล์
คุณสมบัติ
- ถ้าเมทริกซ์ไม่เอกฐานและเมทริกซ์ผกผันของเมทริกซ์นั้นเป็นเมทริกซ์ที่ไม่เป็นลบ ทั้งคู่ (กล่าวคือ เมทริกซ์ที่มีค่าสมาชิกไม่เป็นลบ) แล้วเมทริกซ์นั้นจะเป็นเมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนแบบทั่วไป
- ดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนทั่วไปกำหนดโดย โดยที่คือเครื่องหมายของการเรียงสับเปลี่ยนที่เกี่ยวข้องกับ และคือองค์ประกอบแนวทแยงของ
การสรุปโดยทั่วไป
เราสามารถขยายความให้กว้างขึ้นไปอีกได้โดยอนุญาตให้สมาชิกอยู่ในวงแหวนแทนที่จะอยู่ในฟิลด์ ในกรณีนั้น หากสมาชิกที่ไม่เป็นศูนย์จะต้องเป็นหน่วยในวงแหวน เราก็จะได้กลุ่มอีกครั้ง ในทางกลับกัน หากสมาชิกที่ไม่เป็นศูนย์นั้นต้องการเพียงแค่ไม่เป็นศูนย์ แต่ไม่จำเป็นต้องเป็นเมทริกซ์ผกผันได้ เซตของเมทริกซ์นี้จะก่อให้เกิดเซมิกรุปแทน
ในเชิงสัญลักษณ์ เราอาจอนุญาตให้ค่าที่ไม่เป็นศูนย์อยู่ในกลุ่มG ได้ โดยเข้าใจว่าการคูณเมทริกซ์จะเกี่ยวข้องกับการคูณสมาชิกในกลุ่มเพียงคู่เดียวเท่านั้น ไม่ใช่การ "บวก" สมาชิกในกลุ่ม นี่เป็นการใช้สัญลักษณ์ที่ไม่ถูกต้องเนื่องจากสมาชิกของเมทริกซ์ที่ถูกคูณจะต้องสามารถคูณและบวกได้ แต่เป็นแนวคิดที่น่าสนใจสำหรับกลุ่มนามธรรม (ที่ถูกต้องตามหลักการ) (ผลคูณแบบ wreath ของกลุ่มGกับกลุ่มสมมาตร)
กลุ่มการเรียงสับเปลี่ยนแบบมีเครื่องหมาย
เมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนแบบมีเครื่องหมายคือ เมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนแบบทั่วไปที่มีค่าที่ไม่เป็นศูนย์เป็น ±1 และเป็น เมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนแบบทั่วไป จำนวนเต็มที่มีเมทริกซ์ผกผันเป็นจำนวนเต็ม
คุณสมบัติ
- นี่คือกลุ่มค็อกซ์เตอร์ และมีระเบียบแบบแผน
- เป็นกลุ่มสมมาตรของไฮเปอร์คิวบ์และ (ในสองลักษณะ) ของครอสโพลีโทป
- กลุ่มย่อย ดัชนี 2 ของกลุ่ม นี้คือเมทริกซ์ที่มีดีเทอร์มิแนนต์เท่ากับการเรียงสับเปลี่ยนพื้นฐาน (แบบไม่มีเครื่องหมาย) ซึ่งก็คือกลุ่มค็อกเซเตอร์และเป็นกลุ่มสมมาตรของเดมิไฮเปอร์คิวบ์
- เป็นกลุ่มย่อยของกลุ่มเชิงตั้งฉาก
แอปพลิเคชัน
การแสดงผลแบบเอกนาม
เมทริกซ์เอกนามปรากฏในทฤษฎีการแทนในบริบทของการแทนเอกนามการแทนเอกนามของกลุ่มGคือการแทนเชิงเส้นρ : G → GL( n , F )ของG (ในที่นี้Fคือฟิลด์นิยามของการแทน) โดยที่ภาพρ ( G ) เป็นกลุ่มย่อยของกลุ่มเมทริกซ์เอกนาม
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ เมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนทั่วไป
ในทางคณิตศาสตร์เมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนทั่วไป (หรือเมทริกซ์เอกนาม ) คือเมทริกซ์ที่มีรูปแบบที่ไม่เป็นศูนย์เหมือนกับเมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนกล่าวคือ...
โครงสร้าง
เมท ริกซ์ผกผัน A จะเป็นเมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนแบบทั่วไป ก็ต่อเมื่อ สามารถเขียนได้ในรูปผลคูณของ เมทริกซ์ทแยงมุม ผกผัน D และ เมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยน P (ซึ่ง ผกผัน ได้โดยปริยาย ) กล่าวคือ
โครงสร้างกลุ่ม
เซตของเมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนทั่วไปขนาด n × n ที่มีสมาชิกอยู่ใน ฟิลด์ F ก่อ ให้ เกิด กลุ่ม ย่อย ของ กลุ่ม เชิงเส้นทั่วไป GL( n , F ) ซึ่งกลุ่มของ เมทริกซ์แนวทแยง ที่ไม่เอกฐาน Δ( n , F ) ก่อให้เกิด กลุ่มย่อยปกติ อัน ที่จริง เหนือฟิลด์ทั้งหมด ยกเว้น GF(2)...
กลุ่มย่อย
กลุ่มย่อยที่สมาชิกทุกตัวเป็น 1 คือ เมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยน ซึ่งมีโครงสร้างเหมือนกับกลุ่มสมมาตร กลุ่มย่อยที่ค่าทั้งหมดเป็น ±1 คือ เมทริกซ์การเรียงสับเปลี่ยนแบบมีเครื่องหมาย ซึ่งก็คือ กลุ่มไฮเปอร์ออกตาเฮดรั ล กลุ่มย่อยที่มีสมาชิกเป็น ราก ที่ m ของเอกภาพ นั้น...