找回密码
 快速注册
搜索
查看: 30|回复: 5

向量外积问题

[复制链接]

84

主题

51

回帖

767

积分

积分
767

显示全部楼层

lihpb 发表于 2024-11-14 17:32 |阅读模式

3149

主题

8386

回帖

6万

积分

$\style{scale:11;fill:#eff}꩜$

积分
65391
QQ

显示全部楼层

hbghlyj 发表于 2024-11-15 03:42

应该有$(-1)^{\lfloor n/2\rfloor}$吧

\[
\boldsymbol{\Phi}\left(u_2 \wedge u_3 \cdots \wedge u_n, u_1 \wedge u_3 \cdots \wedge u_n, \cdots, u_1 \wedge u_2 \cdots \wedge u_{n-1}\right)=(-1)^{\lfloor n/2\rfloor} \boldsymbol{\Phi}\left(u_1, u_2, \cdots, u_n\right)^{n-1}
\]
因为$\dim\bigwedge^n(E^n)=1$,只需对$\det$证明
\[
\det\left(u_2 \wedge u_3 \cdots \wedge u_n, u_1 \wedge u_3 \cdots \wedge u_n, \cdots, u_1 \wedge u_2 \cdots \wedge u_{n-1}\right)=(-1)^{\lfloor n/2\rfloor}\det\left(u_1, u_2, \cdots, u_n\right)^{n-1}
\]

3149

主题

8386

回帖

6万

积分

$\style{scale:11;fill:#eff}꩜$

积分
65391
QQ

显示全部楼层

hbghlyj 发表于 2024-11-15 03:55
设$D=\det(u_1,\dots,u_n),D\ne0$.
$v_1=u_2 \wedge u_3 \cdots \wedge u_n$,
$v_2=u_1 \wedge u_3 \cdots \wedge u_n$,
$\cdots\cdots$
$v_n=u_1 \wedge u_2 \cdots \wedge u_{n-1}$, 则$v_i^Tu_j=\begin{cases}0&i\ne j\\(-1)^{i-1}D&i=j\end{cases}$

把行向量$v_i^T$排成一个n×n矩阵$\pmatrix{v_1^T\\\vdots\\v_n^T}$,把列向量$u_i$排成一个n×n矩阵$\pmatrix{u_1&\cdots&u_n}$,
因为当$i\ne j$时$v_i^Tu_j=0$,所以这两个矩阵之积为对角矩阵$$\pmatrix{v_1^T\\\vdots\\v_n^T}\pmatrix{u_1&\cdots&u_n}=\operatorname{diag}(D,-D,D,-D,\dots,(-1)^{n-1}D)$$
(右边的$D,-D,D,-D,\dots$中,$-D$共出现了$\lfloor n/2\rfloor$次)
这三个矩阵都是n×n矩阵,两边取$\det$得
$$\det(v_1,\dots,v_n)\det(u_1,\dots,u_n)=(-1)^{\lfloor n/2\rfloor}D^n$$
代入$D=\det(u_1,\dots,u_n)$,
$$\det(v_1,\dots,v_n)D=(-1)^{\lfloor n/2\rfloor}D^n$$

$$\det(v_1,\dots,v_n)=(-1)^{\lfloor n/2\rfloor}\det(u_1,\dots,u_n)^{n-1}$$

3149

主题

8386

回帖

6万

积分

$\style{scale:11;fill:#eff}꩜$

积分
65391
QQ

显示全部楼层

hbghlyj 发表于 2024-11-15 04:17
$n=2$,$(-1)^{\lfloor n/2\rfloor}=-1$,验证:
  1. Simplify[Det[{{x2,y2},{x1,y1}}]==-Det[{{x1,y1},{x2,y2}}]]^1
复制代码

$n=3$,$(-1)^{\lfloor n/2\rfloor}=-1$,验证:
  1. Simplify[Det[{Cross[{x2,y2,z2},{x3,y3,z3}],Cross[{x1,y1,z1},{x3,y3,z3}],Cross[{x1,y1,z1},{x2,y2,z2}]}]==-Det[{{x1,y1,z1},{x2,y2,z2},{x3,y3,z3}}]^2]
复制代码

$n=4$,$(-1)^{\lfloor n/2\rfloor}=1$,验证:
  1. Simplify[Det[{Cross[{x2,y2,z2,w2},{x3,y3,z3,w3},{x4,y4,z4,w4}],Cross[{x1,y1,z1,w1},{x3,y3,z3,w3},{x4,y4,z4,w4}],Cross[{x1,y1,z1,w1},{x2,y2,z2,w2},{x4,y4,z4,w4}],Cross[{x1,y1,z1,w1},{x2,y2,z2,w2},{x3,y3,z3,w3}]}]==Det[{{x1,y1,z1,w1},{x2,y2,z2,w2},{x3,y3,z3,w3},{x4,y4,z4,w4}}]^3]
复制代码

$n=5$,$(-1)^{\lfloor n/2\rfloor}=1$,验证:
  1. Simplify[Det[{Cross[{x2,y2,z2,w2,u2},{x3,y3,z3,w3,u3},{x4,y4,z4,w4,u4},{x5,y5,z5,w5,u5}],Cross[{x1,y1,z1,w1,u1},{x3,y3,z3,w3,u3},{x4,y4,z4,w4,u4},{x5,y5,z5,w5,u5}],Cross[{x1,y1,z1,w1,u1},{x2,y2,z2,w2,u2},{x4,y4,z4,w4,u4},{x5,y5,z5,w5,u5}],Cross[{x1,y1,z1,w1,u1},{x2,y2,z2,w2,u2},{x3,y3,z3,w3,u3},{x5,y5,z5,w5,u5}],Cross[{x1,y1,z1,w1,u1},{x2,y2,z2,w2,u2},{x3,y3,z3,w3,u3},{x4,y4,z4,w4,u4}]}]==Det[{{x1,y1,z1,w1,u1},{x2,y2,z2,w2,u2},{x3,y3,z3,w3,u3},{x4,y4,z4,w4,u4},{x5,y5,z5,w5,u5}}]^4]
复制代码

84

主题

51

回帖

767

积分

积分
767

显示全部楼层

 楼主| lihpb 发表于 2024-11-15 09:45
hbghlyj 发表于 2024-11-15 03:55
设$D=\det(u_1,\dots,u_n),D\ne0$.
$v_1=u_2 \wedge u_3 \cdots \wedge u_n$,
$v_2=u_1 \wedge u_3 \cdots  ...

kuing.cjhb.site/forum.php?mod=viewthread&tid=12577

帮我看看这个,也是行列式的问题

点评

我只能解决一些基本问题,更高级的问题我解决不了🥺  发表于 2024-11-15 16:15

手机版|悠闲数学娱乐论坛(第3版)

GMT+8, 2025-3-4 12:32

Powered by Discuz!

× 快速回复 返回顶部 返回列表