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Demostrando $det(A) \ne 0$ $A$ satisfaciendo las condiciones siguientes.

Me da $A \in M_n(\mathbb{R})$ que satisface las siguientes condiciones.

  1. $A_{i,i} \gt 0$ para todos los $1 \le i \le n$
  2. $A_{i,j} \le 0$ para todos los distintos $1 \le i, j \le n$
  3. $\sum_{j=1}^n A_{i,j} \gt 0$ para todos los $1 \le i \le n$

Entonces, se supone que debo mostrar que $det(A) \ne 0$

Ahora, estoy francamente no está seguro de por dónde empezar. Sin embargo, me ha dado el siguiente consejo:

Si no, hay un no-cero de la solución de $Ax = 0$. Si $x_i$ tiene mayor valor absoluto, muestran que el $i$th ecuación lineal de $Ax=0$ conduce a una contradicción.

Yo realmente no se exactamente cómo aplicar esta sugerencia. Podría alguien ayudar? Gracias.

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Deje $Ax = 0$. A continuación, vamos a $x_i = \arg \max |x_j|$ es decir $i$ es tal que $|x_i| \geq |x_j|$ para todos los $i \neq j$. Por supuesto, si $x \neq 0$ entonces $|x_i| > 0$.

Tenga en cuenta que $Ax = 0$ implica que $A_i \cdot x = 0$, donde $A_i$ indica el $i$ésima fila de a$A$, como un vector. Esto se deduce de la definición de multiplicación de matrices.

Sin embargo, $A_i \cdot x = \sum_{j} A_{ij}x_j$. Por definición, tenemos $|x_i| \geq |x_j|$ para todos los $j$, por lo que escribir $$A_i \cdot x = A_{ii}x_i + \sum_{j \neq i} A_{ij}x_j$$ and use the inequality $|x+y| \geq |x| - |y|$, a ver que : $$ |A_i \cdot x| \geq |A_{ii}x_i| - \left|\sum_{j \neq i} A_{ij}x_j\right| $$

Pero, sabemos que el $|x_j| \leq |x_i|$, por lo que se deduce que $$|\sum_{j \neq i} A_{ij}x_j| \leq \sum_{j \neq i} -A_{ij}|x_j| \leq -|x_i|\sum_{j \neq i}A_{ij}$$.

Por lo tanto, $$ |x_i|A_{ii} - \left|\sum_{j \neq i} A_{ij}x_j\right| \geq |x_i| \times \sum_{j} A_{ij} > 0 $$

Que es una contradicción, ya que $A_i \cdot x = 0$. En consecuencia, no $x$ existe.


Más se puede decir. De hecho, la Gerschgorin círculo teorema garantiza que cada autovalor se encuentra con un Gerschgorin disco, cuyo centro es una de las entradas de la diagonal, y el radio es la suma de los valores absolutos de la no-diagonal entradas de la fila. En este caso, por las condiciones dadas, el teorema de da que no autovalor de hecho, puede ser menor que el menor valor de $\sum_{j} A_{ij}$, que es mayor que $0$. Así de esta manera el resultado es claro.

También, la matriz con las condiciones dadas es estrictamente diagonal dominante, y de la Gerschgorin círculo es el teorema de no-singular (conocido como el impuesto-Desplanques teorema, y tener las aplicaciones de la probabilidad).

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