Nuprl Definition : det-fun

These properties characterize the determinant up to multiplicative constant.
⌜λM.|M|⌝ is such function (see Error :matrix-det-is-det-fun)
and we prove that any such function d  is equal to 
               λM.((d I) (determinant(n;r) M))
where the primitive recursive function ⌜determinant(n;r)⌝
expands by minors of the first row.
   (see Error :det-fun-is-determinant)

corollary is that the two versions of the determinant
(the "Leibnitz" form  
|M| ==  Σ{r} f ∈ permutations-list(n). let = Π(r) 0 ≤ i < n. M[i,f i] in if permutation-sign(n;f)=1 then else (-r k)
and the  "Laplace" form 
  determinant(n;r) ==
  primrec(n;λm.1;λn',d,m. (r) 0 ≤ i < n' 1. if isEven(i) then m[0,i] else -r m[0,i] fi  (d matrix-minor(0;i;m))))
are equal  (Error :matrix-det-is-determinant).
   

We include the property that when two distinct rows are equal then
the determinant is 0, because for rings of characteristic 2, this does
not follow from the property that swapping rows reverses the sign.
.⋅

det-fun(r;n) ==
  {d:Matrix(n;n;r) ⟶ |r|| 
   (∀i:ℕn. ∀k:|r|. ∀M:Matrix(n;n;r).  ((d matrix-mul-row(r;k;i;M)) (k (d M)) ∈ |r|))
   ∧ (∀i:ℕn. ∀row:ℕn ⟶ |r|. ∀M:Matrix(n;n;r).
        ((d matrix(if x=i then (row y) +r M[x,y] else M[x,y]))
        ((d matrix(if x=i then row else M[x,y])) +r (d M))
        ∈ |r|))
   ∧ (∀i,j:ℕn.  ((¬(i j ∈ ℤ))  (∀M:Matrix(n;n;r). ((d matrix-swap-rows(M;i;j)) (-r (d M)) ∈ |r|))))
   ∧ (∀i,j:ℕn.
        ((¬(i j ∈ ℤ))  (∀M:Matrix(n;n;r). ((matrix-swap-rows(M;i;j) M ∈ Matrix(n;n;r))  ((d M) 0 ∈ |r|)))))} 



Definitions occuring in Statement :  matrix-mul-row: matrix-mul-row(r;k;i;M) matrix-swap-rows: matrix-swap-rows(M;i;j) mx: matrix(M[x; y]) matrix-ap: M[i,j] matrix: Matrix(n;m;r) int_seg: {i..j-} infix_ap: y all: x:A. B[x] not: ¬A implies:  Q and: P ∧ Q int_eq: if a=b then else d set: {x:A| B[x]}  apply: a function: x:A ⟶ B[x] natural_number: $n int: equal: t ∈ T rng_times: * rng_minus: -r rng_zero: 0 rng_plus: +r rng_car: |r|
Definitions occuring in definition :  set: {x:A| B[x]}  matrix-mul-row: matrix-mul-row(r;k;i;M) rng_times: * function: x:A ⟶ B[x] infix_ap: y rng_plus: +r mx: matrix(M[x; y]) int_eq: if a=b then else d matrix-ap: M[i,j] and: P ∧ Q rng_minus: -r int_seg: {i..j-} natural_number: $n not: ¬A int: all: x:A. B[x] implies:  Q matrix: Matrix(n;m;r) matrix-swap-rows: matrix-swap-rows(M;i;j) equal: t ∈ T rng_car: |r| apply: a rng_zero: 0
FDL editor aliases :  det-fun

Latex:
det-fun(r;n)  ==
    \{d:Matrix(n;n;r)  {}\mrightarrow{}  |r|| 
      (\mforall{}i:\mBbbN{}n.  \mforall{}k:|r|.  \mforall{}M:Matrix(n;n;r).    ((d  matrix-mul-row(r;k;i;M))  =  (k  *  (d  M))))
      \mwedge{}  (\mforall{}i:\mBbbN{}n.  \mforall{}row:\mBbbN{}n  {}\mrightarrow{}  |r|.  \mforall{}M:Matrix(n;n;r).
                ((d  matrix(if  x=i  then  (row  y)  +r  M[x,y]  else  M[x,y]))
                =  ((d  matrix(if  x=i  then  row  y  else  M[x,y]))  +r  (d  M))))
      \mwedge{}  (\mforall{}i,j:\mBbbN{}n.    ((\mneg{}(i  =  j))  {}\mRightarrow{}  (\mforall{}M:Matrix(n;n;r).  ((d  matrix-swap-rows(M;i;j))  =  (-r  (d  M))))))
      \mwedge{}  (\mforall{}i,j:\mBbbN{}n.
                ((\mneg{}(i  =  j))  {}\mRightarrow{}  (\mforall{}M:Matrix(n;n;r).  ((matrix-swap-rows(M;i;j)  =  M)  {}\mRightarrow{}  ((d  M)  =  0)))))\} 



Date html generated: 2018_05_21-PM-09_36_43
Last ObjectModification: 2017_12_13-PM-05_04_37

Theory : matrices


Home Index