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¿Por qué es este determinante cero? (matriz de bloque)

Tengo dos no-singular matrices $P_1$ $P_2$ tales que su suma $P_1+P_2$ también es no singular.

Los cálculos que debo hacer, me llevan a la siguiente bloque de la matriz:

$$\begin{pmatrix} (P_1+P_2)^{-1} & (P_1+P_2)^{-1}-P_2^{-1} \\ (P_1+P_2)^{-1}-P_1^{-1} & (P_1+P_2)^{-1}\end{pmatrix}$$

Su determinante parece ser siempre nulo (he probado con aleatorio generado $P_1$$P_2$) pero no encuentro ninguna razón por la que, aunque es fácil probar que al$P_1$$P_2$$1\times 1$. Para seguir con esta pregunta, podemos encontrar una combinación lineal de estas matriz que es igual a cero ?

Edit : esta versión más débil de mi problema ha sido resuelto. Además se resuelve esta versión más fuerte : vamos a considerar el problema entonces. Tenemos $P_1$, $P_2$, ... $P_n$ no singular tal que cada suma de estos es también no-singular. El bloque de la matriz es ahora

$$ \begin{pmatrix} \Sigma^{-1} & \Sigma^{-1}-A_1 & \dots & \Sigma^{-1}-A_1 \\ \Sigma^{-1}-A_2 & \Sigma^{-1} & \dots & \Sigma^{-1}-A_2 \\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ \Sigma^{-1}-A_n & \Sigma^{-1}-A_n & \dots & \Sigma^{-1} \end{pmatrix}$$

Donde$\Sigma = \displaystyle \sum_{i}P_i$$A_k = \displaystyle \left(\sum_{i\neq k}P_i\right)^{-1}$. Multypling por $(P_1, P_2,\dots,P_n)$ da cero

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Reinhard Meier Puntos 406

Puede ser fácilmente demostrado (al multiplicar ambos lados de la izquierda con $P_1+P_2$) que $$ 0= (P_1+P_2)^{-1}x +\left((P_1+P_2)^{-1}-P_2^{-1}\right)y $$ así como $$ 0= \left((P_1+P_2)^{-1}-P_1^{-1}\right)x +(P_1+P_2)^{-1}y $$ son equivalentes con $$ P_2^{-1}y = P_1^{-1}x $$ Así que simplemente tomar un vector arbitrario $x\neq 0$, calcular el $y = P_2P_1^{-1}x$ y obtendrá $$ \begin{pmatrix} (P_1+P_2)^{-1} & (P_1+P_2)^{-1}-P_2^{-1} \\ (P_1+P_2)^{-1}-P_1^{-1} & (P_1+P_2)^{-1} \end{pmatrix} \begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix} =0 $$ lo que significa que la matriz es singular.

Incluso una variante más simple: $$ \begin{pmatrix} (P_1+P_2)^{-1} & (P_1+P_2)^{-1}-P_2^{-1} \\ (P_1+P_2)^{-1}-P_1^{-1} & (P_1+P_2)^{-1} \end{pmatrix} \begin{pmatrix} P_1 \\ P_2 \end{pmatrix} \\ = \begin{pmatrix} (P_1+P_2)^{-1}P_1 + (P_1+P_2)^{-1}P_2-I \\ (P_1+P_2)^{-1}P_1-I + (P_1+P_2)^{-1}P_2 \end{pmatrix} \\ = \begin{pmatrix} (P_1+P_2)^{-1}(P_1+P_2)-I \\ (P_1+P_2)^{-1}(P_1+P_2)-I \end{pmatrix} \\ = \begin{pmatrix} I-I \\ I-I \end{pmatrix} \\ = 0 $$

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