張量與多重線性代數
楔(外)積
楔積 v ^ w 把兩個向量結合成一個反對稱對象,用以度量它們所張平行四邊形的有向面積。它的唯一定律是反對稱性:v ^ w = -(w ^ v)。令 w = v 便強制出 v ^ v = 0,這是說退化平行四邊形(兩邊相等)面積為零——一個你早已在幾何上相信的事實。
更一般地,k 個向量的楔積 v1 ^ v2 ^ ... ^ vk 是它們所張平行多面體的有向 k 維體積。交換任意兩個因子翻轉符號,重複任意因子則使整個東西歸零。所以線性相關性可由楔積探測:向量相關,當且僅當它們的楔積為零。
在座標中,楔積收集那些反對稱的組合。例如在 R^3 中,把 (a ^ b) 按基 e_i ^ e_j 讀出,便給出叉積 a x b 的各分量。而對一個 n 階系統,v1 ^ ... ^ vn 等於矩陣的 det 乘以體積形式 e1 ^ ... ^ en——楔積正是行列式誕生之處。
請當心:楔積是分次交換的,而非交換的。一個 p 次形式 alpha 與一個 q 次形式 beta 滿足 alpha ^ beta = (-1)^(p*q) * (beta ^ alpha)。兩個 1 形式反交換((-1)^1 的情形),但一個 2 形式可以越過另一個 2 形式交換。追蹤這些符號,是處理微分形式的日常功課。
(a1 e1 + a2 e2) ^ (b1 e1 + b2 e2) = (a1 b2 - a2 b1) (e1 ^ e2)
在平面上,楔積直接吐出 2x2 行列式——平行四邊形的有符號面積。
歸零判別是其日常紅利:v1 ^ ... ^ vk = 0 當且僅當 v1, ..., vk 線性相關。楔積把「這些向量獨立嗎?」轉化為「這一個量非零嗎?」。
又稱
另見