多重線性代數與張量代數
作為頂層外冪的行列式
這是對行列式究竟是什麼的無座標解釋:一個線性映射把最高維有向體積拉伸的那個唯一數。n 維空間的頂層外冪 Λ^n(V) 是一維的——本質上只有一個『體積元』——故任何線性映射都只能將其縮放,而那個縮放因子就是行列式。
設 V 是 n 維向量空間、T: V -> V 線性。函子性給出頂層(一維)外冪上的誘導映射 Λ^n(T): Λ^n(V) -> Λ^n(V),在生成元上由 Λ^n(T)(v_1 ∧ ... ∧ v_n) = T(v_1) ∧ ... ∧ T(v_n) 定義。由於 Λ^n(V) 一維,Λ^n(T) 是乘以唯一純量,該純量按定義(且與通常公式一致)就是 det(T)。
此觀點使行列式的關鍵性質立即且無基地顯現。乘性 det(ST) = det(S) det(T) 不過是 Λ^n 的函子性應用於複合;det(T) = 0 當且僅當 T(v_1), ..., T(v_n) 相關,即 T 不可逆;且該構造無需選基,解釋了為何行列式與基無關。一般的 k 次外冪 Λ^k(T) 同樣產出特徵值的初等對稱函數。
對 R^2 上的 T,T(e_1) = a e_1 + c e_2、T(e_2) = b e_1 + d e_2:T(e_1) ∧ T(e_2) = (ad − bc) e_1 ∧ e_2,故 Λ^2(T) 是乘以 ad − bc,恢復 det(T) = ad − bc。
在頂層楔積上的作用直接重現行列式公式。
另見