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【綿形代数】和と積の転置行列の証明の仕方が分かりません。
問3*.行列A,Bの和と積の転置方法について次の等式が成り立つことを、A,Bが3次正方行列のときに証明しなさい。
⑴ t(A+B)=tA+tB
⑵ t(AB)=tB tA
という問いがあるのですが、ネットで探してみても「3次正方行列のとき」の証明方法が見当たらず、本書(※綿形代数入門 [第2版] 森山洋一著 ムスイリ出版)にも証明の仕方や解答が載っていなかったので、どうしていいかわからず困っています。証明方法を教えてください。
また、「Σ」←これと似た記号の意味を教えてほしいです。
証明の仕方を調べた際に幾度も出てくる記号なのに、意味が分からなくてもやもやします。
【追記】
問4、問5(添付画像)も同様に証明方法が分からなかったので、教えていただけますと幸いです。よろしくお願いいたします。
回答
こんにちは。
ネットで調べたら、3次に限らず、一般的に(1)(2)を証明していますよね。
とにかく、証明すべき左辺の第(i,j)成分と右辺の第(i,j)成分が等しいことを示せばおしまいです。
積の場合は、その中に出てくる(i,j)成分を表す式の $ \sum_{k=1}^{n} $ のnを3にすればいいだけです。
それとも具体的に $ a_{11} ~ a_{33} $ 、$ b_{11} ~ b_{33} $ を使って具体的に結果を成分で計算すれば証明にはなりますが。
和について:
これは3次の3も使っていないから、何次でも同じ証明になります。
行列Aの(i,j)成分を $ (A)_{i,j} $ と書くことにすれば、
$ \left( ^t (A+B) \right)_{i,j} = \left( A+B \right)_{j,i} = a_{j,i} + b_{j,i} $
$ ( ^t A + ^tB)_{i,j} = (^t A)_{i,j} + ( ^t B )_{i,j} = a_{j,i} + b_{j,i} $
左辺と右辺の第(i,j)成分が等しいから、行列どうしも等しい。(Q.E.D.)
積について:
$ (^t (AB))_{i,j} = (AB)_{j,i} = \sum_{k=1}^3 a_{j,k} b_{k,i} $
$ (^t B ^tA)_{i,j} = \sum_{k=1}^3 b_{k,i} a_{j,k} $
左辺と右辺の第(i,j)成分が等しいから、行列どうしも等しい。(Q.E.D.)
あなたがわからないっていう「Σ」って、上にも書いた $ \sum $ のことですか?
高校数学の数Bの数列のところに出てきますが、まさかこれではないですよね。
ほかに似ている記号って何だろう?
わかったとか、まだよくわからないとか、コメント欄に書いてください。