行列式:多重線性理論
交替多重線性型
交替型是這樣一種多重線性映射:只要它的兩個輸入相等,輸出立刻塌縮為零。從幾何上看,這是「扁平的東西沒有體積」:若一個平行多面體的兩條稜向量重合,圖形退化,其帶符號體積為 0。這一條規則疊加在多重線性之上,就是行列式的全部基因。
設 f 是 k 重線性且取純量值的映射。稱它交替,若當存在 i != j 使 v_i = v_j 時恆有 f(v_1, ..., v_k) = 0。一段簡短計算可推出一個等價而更生動的性質:交換任意兩個變元會變號,f(..., v_i, ..., v_j, ...) = -f(..., v_j, ..., v_i, ...)。(展開 f(..., x+y, ..., x+y, ...) = 0 即可看到變號法則出現。)在 1 + 1 != 0 的體上,「遇重為零」與「交換變號」是可互換的定義。
為何重要:交替多重線性恰好就是「體積」所須滿足的願望清單——縮放一條稜,體積同倍縮放(多重線性);壓扁圖形,體積歸零(交替)。再加一條歸一化(在標準立方體上取值 1),就唯一地釘住一個函數。這個函數就是行列式,而它的正負號正誕生於交替公理。
注意:僅在特徵 2 時,「交替」才嚴格強於「反對稱」(變號),因為那時 1 + 1 = 0,變號法則不再強制遇重為零。在通常的實或複線性代數中,兩詞可作同義使用,但嚴謹的代數學者會保留這一區別。
f(v, v) = 0 => f(u, v) = -f(v, u) (vanishing on repeats forces sign-flip on swap)
當 1 + 1 != 0 時,交換變號是推論而非獨立公理。
把一個變元的倍數加到另一個變元上,交替型的值不變——這正是「把某列的倍數加到另一列」這類列變換不改變行列式的原因。
又稱
另見