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La existencia de la Pfaffian?

Considere la posibilidad de una plaza de sesgar-simétrica $n\times n$ matriz $A$. Sabemos que $\det(A)=\det(A^T)=(-1)^n\det(A)$, por lo que si $n$ es impar, el determinante se desvanece.

Si $n$ es incluso, mi libro de reclamaciones que el determinante es el cuadrado de un polinomio de la función de las entradas y la Wikipedia lo confirma. El polinomio en cuestión se llama Pfaffian.

Me preguntaba si no era fácil (limpio, conceptual) manera de mostrar que este es el caso, sin ensuciar alrededor con el grupo simétrico.

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YequalsX Puntos 320

Aquí es una elaboración de Qiaochu del comentario anterior:

Un $2n\times 2n$ matriz $A$ induce un emparejamiento (decir en vectores columna), es decir, $$\langle v,w \rangle := v^T A w.$$ Por lo tanto podemos pensar de $A$ como ser un elemento de $(V\otimes V)^*$ (que es el espacio de todos los emparejamientos bilineales en $V$), donde $V$ es el espacio de la $2n$-dimensiones vectores columna.

Si $A$ es sesgar-simétrica, entonces este emparejamiento es anti-simétrica, por lo que podemos realmente lo que respecta $A$ como un elemento de $\wedge^2 V^*$. Entonces podemos tomar el $n$th potencia exterior de $A$, así como para obtener un elemento de $\wedge^{2n} V^*$. Este último espacio es $1$-dimensional, y por tanto, si nos corregir algunos adecuadamente normalizado de la base, el $n$th potencia exterior de $A$ puede ser pensado sólo como un número. Este es el Pfaffian de $A$ (siempre elegimos la base correcta para $\wedge^{2n} V^*$).

Cómo se compara esto con la descripción habitual de los factores determinantes a través exterior poderes:

Para esto, consideramos que $A$ como un endomorfismo $V \to V$, lo que induce a un endomorfismo $\wedge^{2n} V \to \wedge^{2n} V$, que es un escalar (siendo la de un endomorfismo de un $1$-dimensiones del espacio); esto es $\det A$.

Así que ahora tenemos que ver de donde la fórmula $\det(A) =$ Pf$(A)^2$ viene de: calcular el determinante consiste en tomar una $2n$th potencia exterior de $A$, mientras que el cálculo de la Pfaffian sólo implica tomar una $n$th potencia exterior (debido a que utilizamos el skew-simetría de $A$ para obtener el exterior de la plaza de "gratis", por así decirlo).

La clasificación de los detalles de todo esto debe ser un ejercicio divertido.

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mike stone Puntos 21

Por la continuidad, podemos asumir que $A$ siempre puede ser reducido a bloque diagonal forma con bloques $$ \left(\begin{matrix} 0 &\lambda_i\cr -\lambda_i &0 \end{de la matriz} \right) $$ en la diagonal. En este caso, calcular el determinante da $\prod \lambda^2_i$ y el cálculo de la Pfaffian da $\prod \lambda_i$, por lo que el factor determinante es la plaza de la Pfaffian.

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