Линейная алгебра

Определители

Формулы определителей, невырожденность матриц, площади, объемы и критерии независимости.

15 формул

Таблица формул

Формула Запись Тема Для чего нужна
Критерий Гессе для двух переменных D=f_{xx}(a,b)f_{yy}(a,b)-f_{xy}(a,b)^2; D>0, f_{xx}>0 \Rightarrow min; D>0, f_{xx}<0 \Rightarrow max; D<0 \Rightarrow saddle Пределы, ряды Критерий Гессе классифицирует стационарную точку функции двух переменных через вторые производные и определитель матрицы Гессе.
Якобиан для смены переменных $J=\frac{\partial(x,y)}{\partial(u,v)}=\begin{vmatrix}x_u & x_v\\ y_u & y_v\end{vmatrix},\quad dA_{xy}=|J|dA_{uv}$ Пределы, ряды Якобиан показывает локальный коэффициент изменения площади или объема при замене переменных и входит в формулу кратных интегралов.
Тройной интеграл $\iiint_G f(x,y,z)\,dV=\lim_{\max \Delta V_i\to0}\sum_i f(\xi_i,\eta_i,\zeta_i)\,\Delta V_i$ Пределы, ряды Тройной интеграл суммирует значения функции по объему трехмерного тела. Страница показывает не только запись формулы, но и смысл области интегрирования, элемента меры и типичных ограничений метода.
Якобиан замены координат $J=\frac{\partial(x,y)}{\partial(u,v)}=\begin{vmatrix}x_u & x_v\\ y_u & y_v\end{vmatrix},\qquad dA_{xy}=|J|\,dA_{uv}$ Пределы, ряды Якобиан измеряет, во сколько раз локально растягивается или сжимается площадь или объем при замене переменных. Страница показывает не только запись формулы, но и смысл области интегрирования, элемента меры и типичных ограничений метода.
Объем через тройной интеграл $V(G)=\iiint_G 1\,dV$ Пределы, ряды Объем тела равен тройному интегралу от единицы по этому телу. Страница показывает не только запись формулы, но и смысл области интегрирования, элемента меры и типичных ограничений метода.
Определитель матрицы 2x2 $\det\begin{pmatrix}a&b\\c&d\end{pmatrix}=ad-bc$ Матрицы, определители Определитель матрицы 2x2 равен разности произведений диагоналей. Он показывает, во сколько раз линейное преобразование меняет ориентированную площадь.
Определитель матрицы 3x3 по правилу Саррюса $\det A=a_{11}a_{22}a_{33}+a_{12}a_{23}a_{31}+a_{13}a_{21}a_{32}-a_{13}a_{22}a_{31}-a_{11}a_{23}a_{32}-a_{12}a_{21}a_{33}$ Матрицы, определители Правило Саррюса дает быстрый способ вычислить определитель матрицы 3x3 как сумму трех произведений по нисходящим диагоналям минус сумму трех произведений по восходящим диагоналям.
Обратная матрица 2x2 $A^{-1}=\frac{1}{ad-bc}\begin{pmatrix}d&-b\\-c&a\end{pmatrix}$ Матрицы, определители Обратная матрица 2x2 существует только при ненулевом определителе. Она обращает действие исходной матрицы: A^{-1}A = I, то есть возвращает исходный вектор.
Решение системы 2x2 по правилу Крамера $x=\frac{\Delta_x}{\Delta},\quad y=\frac{\Delta_y}{\Delta}$ Матрицы, определители Правило Крамера выражает решение системы двух линейных уравнений через определители. Метод работает, когда главный определитель системы не равен нулю.
Ранг матрицы через миноры $\operatorname{rank}A=\max\{r:\text{существует ненулевой минор порядка }r\}$ Матрицы, определители Ранг матрицы равен наибольшему порядку ненулевого минора. Он показывает, сколько строк или столбцов матрицы действительно независимы.
Характеристический многочлен матрицы 2x2 $p(\lambda)=\lambda^2-\operatorname{tr}(A)\lambda+\det(A)$ Матрицы, определители Характеристический многочлен матрицы 2x2 выражается через след и определитель. Его корни являются собственными значениями матрицы.
Критерий базиса в Rn через определитель $A=[v_1\ \cdots\ v_n],\quad v_1,\ldots,v_n\text{ - базис }\mathbb R^n\Longleftrightarrow \det A\ne0$ Матрицы, определители В Rn набор из n векторов является базисом тогда и только тогда, когда определитель матрицы из этих векторов как столбцов не равен нулю.
Характеристическое уравнение матрицы $\det(A-\lambda I)=0$ Матрицы, определители Характеристическое уравнение det(A-lambda I)=0 находит те значения lambda, при которых у системы (A-lambda I)v=0 появляется ненулевое решение. Именно эти lambda являются собственными значениями матрицы.
Характеристический многочлен общей матрицы $p_A(\lambda)=\det(\lambda I-A)$ Матрицы, определители Характеристический многочлен квадратной матрицы A - это многочлен det(lambda I-A). Его корни являются собственными значениями A с учетом алгебраической кратности.
Произведение собственных значений равно определителю $\lambda_1\cdots\lambda_n=\det(A)$ Матрицы, определители Произведение собственных значений квадратной матрицы, взятых с алгебраическими кратностями, равно определителю матрицы. Нулевое собственное значение означает нулевой определитель.