Determinan: Perbedaan antara revisi

Konten dihapus Konten ditambahkan
Menambah konten dengan hasil alih bahasa dari en:Determinant (oldid 1183921881); lihat sejarahnya untuk atribusi. Memperbaiki terjemahan buruk.
Menyederhanakan pembahasan terkait simbol Levi-Civita
Baris 46:
\ldots, \quad
A\begin{pmatrix}0 \\0 \\ \vdots \\1\end{pmatrix} = \mathbf{a}_n.
</math>Hal ini mengartikan {{math|''A''}} memetakan [[kubus]] dimensi-{{math|''n''}} menjadi [[balok jajar genjang]] dimensi-{{math|''n''}} dengan sisi-sisi berupa vektor-vektor <math>\mathbf{a}_1, \mathbf{a}_2, \ldots, \mathbf{a}_n,</math> dengan domain <math>P = \left\{c_1 \mathbf{a}_1 + \cdots + c_n\mathbf{a}_n \mid 0 \leq c_i\leq 1 \ \forall i\right\}.</math>Nilai determinan menyatakan volume dimensi-{{math|''n''}} bertanda dari balok jajar genjang ini, dan secara lebih umum faktor penskalaan objek dimensi-{{math|''n''}} akibat transformasi linear yang dihasilkan oleh {{math|''A''}}.<ref>{{cite web|title=Determinants and Volumes|url=https://textbooks.math.gatech.edu/ila/determinants-volumes.html|website=textbooks.math.gatech.edu|access-date=16 March 2018}}</ref> (Tanda dari nilai determinan menunjukkan apakah transformasi mengawetkan (''preserve'') orientasi atau tidak). Secara khusus, jika determinan bernilai nol, maka balok jajar genjang memiliki volume nol dan tidak berada di dimensi-{{math|''n''}} sepenuhnya, yang selanjutnya mengartikan dimensi dari bayangan {{math|''A''}} kurang dari {{math|''n''}}. Hal ini (menggunakan [[teorema rank-nolitas]]) menunjukkan transformasi {{math|''A''}} tidak bersifat [[Fungsi surjektif|surjektif]] maupun [[Bijeksi|bijektif]], sehingga tidak terbalikkan (invertibel).
 
== Definisi ==
Baris 58:
=== Rumus Leibniz ===
{{Main|Rumus Leibniz untuk determinan}}
Rumus Leibniz, yang dinamakan demikian untuk menghormati [[Gottfried Leibniz]], menyatakan determinan dari matriks persegi <math>A</math> sebagai [[permutasi]] dari elemen-elemen matriks. Secara lebih formal, definisi ini didasarkan dari fakta (lebih tepatnya teorema) hanya ada satu [[fungsi multilinear]] ''alternating'' <math>F(A)</math> terhadap kolom-kolom matriks, yang memenuhi <math>F(I)=1</math> dengan <math>I</math> adalah [[matriks identitas]].<ref>[[Serge Lang]], '' Linear Algebra '', 2nd Edition, Addison-Wesley, 1971, pp 173, 191.</ref> Determinan selanjutnya dapat ditulis secara eksplisit sebagai<math display="block">\det(A) = F(A) = \sum_{\tau \in S_n} \text{sgn}(\tau) \prod_{i = 1}^n a_{i\tau(i)} = \sum_{\sigma \in S_n} \text{sgn}(\sigma) \prod_{i = 1}^n a_{\sigma(i)i}</math>dengan <math>\text{sgn}</math> adalah [[fungsi tanda]] (signum) dari permutasi dalam [[grup permutasi]] <math>S_n</math>, yang menghasilkan nilai <math>+1</math> dan <math>-1</math> masing-masing untuk [[Paritas dari permutasi|permutasi genap dan ganjil]]. Fungsi multilinear ''alternating'' dan sifat <math>F(I)=1</math> dipilih agar fungsi determinan memenuhi sifat-sifat yang diharapkan dari determinan (lihat pembahasan pada bagian [[Determinan#Matriks persegi dimensdimensi 2|§ Matriks persegi dimensi 2]]).
 
Rumus Leibniz untuk determinan dari matriks <math>3\times3</math> adalah<math display="block">\begin{vmatrix}a&b&c\\d&e&f\\g&h&i\end{vmatrix} = aei + bfg + cdh - ceg - bdi - afh.</math>Dalam ekspresi tersebut, setiap suku memiliki satu faktor dari setiap baris dan kolom yang unik. Sebagai contoh, <math>bdi</math> memiliki faktor <math>b</math> dari elemen baris pertama kolom kedua, <math>d</math> dari baris kedua kolom pertama, dan <math>i</math> dari baris ketiga kolom ketiga. Tanda dari suku ditentukan dari banyaknya pertukaran faktor-faktor agar terurut menaik berdasarkan urutan kolomnya. Tanda positif untuk pertukaran berjumlah genap dan negatif untuk berjumlah genap. Sebagai contoh, suku <math>bdi</math> memerlukan satu pertukaran agar menjadi <math>dbi</math>, yang masing-masing faktornya sekarang terurut menaik: kolom pertama, kedua, dan ketiga. Karena pertukaran berjumlah ganjil, suku <math>bdi</math> akan dikalikan <math>-1</math>.
 
[[Berkas:Sarrus_rule1.svg|jmpl|Bentuk visual dari [[aturan Sarrus]] untuk menghitung determinan matriks dimensi 3.]]
[[Aturan Sarrus]] dapat digunakan sebagai [[jembatan keledai]] untuk mengingat rumus eksplisit dari determinan ini: tulis salinan dari dua kolom pertama matriks di sisi kanan kolom ketiga. Determinan adalah jumlah dari tiga perkalian elemen-elemen diagonal matriks dari kiri-atas ke kanan-bawah, lalu dikurang dengan jumlah dari tiga perkalian elemen-elemen diagonal matriks dari kiri-bawah ke kanan-atas. Malangnya, aturan ini tidak dapat diterapkan untuk matriks dengan dimensi yang lebih besar.
 
Notasi lain yang umum digunakan untuk menuliskan rumus Leibniz adalah dengan menggunakan [[simbol Levi-Civita]] dengan [[Notasi Einstein|penjumlahan Einstein]]. Simbol Levi-Civita <math>\varepsilon_{i_1,\ldots,i_n}</math> terdefinisi pada rangkap-<math>n</math> dari bilangan bulat <math>\{1,\,\ldots,\,n\}</math>.<ref>{{harvnb|Harris|2014|loc=§4.7}}</ref><ref>{{cite book|last1=McConnell|date=1957|url=https://archive.org/details/applicationoften0000mcco|title=Applications of Tensor Analysis|publisher=Dover Publications|pages=[https://archive.org/details/applicationoften0000mcco/page/10 10–17]|url-access=registration}}</ref> Simbol akan bernilai <math>0</math> jika ada dua bilangan bulat yang sama, dan bernilai tanda dari permutasi dari rangkap-n untuk kasus-kasus lainnya. Rumus Leibniz dalam notasi ini adalah<math display="block">\det(A) = \sum_{i_1,i_2,\ldots,i_n} \varepsilon_{i_1\cdots i_n} a_{1,i_1} \!\cdots a_{n,i_n}.</math>yang mungkin lebih familiar untuk fisikawan.
 
== Aplikasi ==
Baris 74 ⟶ 77:
 
ini dapat diperluas untuk memberikan rumus Leibniz.
 
=== Simbol Levi-Civita ===
Terkadang berguna untuk memperluas rumus Leibniz ke penjumlahan yang tidak hanya permutasi, tetapi urutan indeks '' n '' dalam {{nowrap|1, ..., ''n''}}, memastikan bahwa kontribusi urutan akan menjadi nol kecuali jika menunjukkan permutasi. Jadi antisimetris [[simbol Levi-Civita]] <math>\varepsilon_{i_1,\cdots,i_n}</math> memperluas tanda tangan permutasi, dengan <math>\varepsilon_{\sigma(1),\cdots,\sigma(n)} = \operatorname{sgn}(\sigma)</math> untuk permutasi '' σ '' dari '' n '', dan <math>\varepsilon_{i_1,\cdots,i_n} = 0</math> ketika permutasi '' σ '' seperti itu <math>\sigma(j) = i_j</math> for <math>j=1,\ldots,n</math> (atau ekuivalen, beberapa pasangan indeks). Penentu untuk {{nowrap|''n'' × ''n''}} matrix kemudian dapat diekspresikan menggunakan penjumlahan sebagai
:<math>\det(A) = \sum_{i_1,i_2,\ldots,i_n=1}^n \varepsilon_{i_1\cdots i_n} a_{1,i_1} \cdots a_{n,i_n},</math>
 
atau menggunakan dua simbol epsilon sebagai
:<math> \det(A) = \frac{1}{n!}\sum\varepsilon_{i_1\cdots i_n} \varepsilon_{j_1\cdots j_n} a_{i_1 j_1} \cdots a_{i_n j_n},</math>
 
dimana ''i<sub>r</sub>'' dan ''j<sub>r</sub>'' dijumlahkan lebih dari {{nowrap|1, ..., ''n''}}.
 
Namun, melalui penggunaan notasi [[tensor]] dan penekanan simbol penjumlahan (konvensi penjumlahan Einstein) dari ekspresi determinan kompak <math>n=3</math> ukuran, <math>a^m_n</math>;
 
:<math>\det(a^m_n)e_{rst} = e_{ijk}a_r^i a_s^j a_t^k</math>
 
dimana <math>e_{rst}</math> dan <math>e_{ijk}</math> 'sistem elektronik' dari nilai 0, +1 dan −1 berdasarkan jumlah permutasi dari <math> ijk </math> dan <math> rst </math>. Lebih spesifik, <math>e_{ijk}</math> sama dengan 0 ketika indeks berulang <math> ijk </math>; +1 ketika sejumlah permutasi <math> ijk </math>; −1 ketika jumlah permutasi ganjil dari <math> ijk </math>. Jumlah indeks dalam sistem elektronik sama dengan <math> n </math> dan karenanya dapat digeneralisasikan dengan cara ini.<ref>{{cite book |last1=McConnell |title=Applications of Tensor Analysis |url=https://archive.org/details/applicationoften0000mcco |url-access=registration |date=1957 |publisher=Dover Publications |pages=[https://archive.org/details/applicationoften0000mcco/page/10 10–17]}}</ref>
 
== Catatan ==