Svmmarivm
Haec lectio ad matrices qvadratas cvivsvis ordinis evm nvmervm extendit qvi, in lectione de systematibvs linearibvs cvrsvs Algebra et Geometria I, decernebat vtrvm systema dvarvm aeqvationvm cvm dvabvs incognitis vnicam solvtionem habeat. Determinans ordinis secvndi interpretatvr vt aream orientatam parallelogrammi qvod colvmnae matricis determinant; determinans ordinis tertii per evolvtionem secvndvm primvm versvm definit et ostendit id cvm regvla Sarri congrvere; et determinans ordinis per recvrsionem definit. Per indvctionem in ordinem, ab hac definitione profecta, proprietates determinantis demonstrat (linearitatem in qvoqve versv, permvtationem versvvm, versvs nvllos vel aeqvales, additionem mvltipli alivs versvs, transpositam et matrices triangvlares), easqve ad calcvlvm per redvctionem et ad nexvm inter determinans et rangvm adhibet. Theorema determinantis prodvcti in ordine secvndo demonstrat, cvivs demonstratio generalis in lectione de matrice inversa datvr, et regvlam Crameri in omni ordine; problemata determinantia adhibent ad aream triangvli, ad determinans Vandermondii, ad identitatem Cassinianam nvmerorvm Fibonacci et ad circvmferentiam per tria pvncta transevntem.
Proposita discendi
- Determinantia ordinis secvndi et tertii per evolvtionem secvndvm versvm et per regvlam Sarri compvtare, et determinans ordinis secvndi vt aream orientatam interpretari.
- Proprietates determinantis per indvctionem in ordinem demonstrare atqve eis vti ad determinantia cvivsvis ordinis compvtanda per redvctionem ad matricem triangvlarem.
- Determinans cvm rango et cvm prodvcto matricvm conferre, et eo decernere vtrvm matrix singvlaris sit.
- Systemata aeqvationvm cvm incognitis per regvlam Crameri solvere, et determinantia ad problemata geometriae analyticae et seriei nvmerorvm adhibere.
Determinans ordinis secvndi et area orientata
In lectione cvrsvs I de aeqvationibvs primi gradvs et systematibvs linearibvs nvmervs determinans systematis dvarvm aeqvationvm appellatvs est, et regvla Crameri demonstrata est: si nvllvm non est, systema vnam prorsvs solvtionem habet. In lectione de vectoribvs in plano idem nvmervs, ex componentibvs dvorvm vectorvm formatvs, decernebat vtrvm paralleli essent. Iam vero in lectione de matricibvs et operationibvs cvm matricibvs matrices qvadratae introdvctae svnt, et in lectione de methodo Gavssii et Iordani omne systema lineare in forma scriptvm est. Qvod si ita est, convenit illvm nvmervm vt fvnctionem matricis coefficientivm considerare, evmqve ad matrices qvadratas cvivsvis ordinis extendere.
Determinans matricis qvadratae ordinis secvndi est prodvctvm elementorvm diagonalis principalis demptvm prodvcto elementorvm alterivs diagonalis. Scribitvr , avt elementis matricis inter dvas lineolas verticales positis.
Determinans systematis dvarvm aeqvationvm est id matricis coefficientivm eivs, qvae in prima colvmna coefficientes ipsivs habet et in secvnda eos ipsivs : eivs determinans est . Lineolae hic valorem absolvtvm non significant, qvia determinans negativvm esse potest; exempli gratia:
Dvae colvmnae matricis ordinis secvndi svnt vectores plani, et theorema areae orientatae, infra envntiatvm, determinanti significationem geometricam tribvit qvae obiter criterivm parallelismi lectionis cvrsvs I de vectoribvs explicat.
Sint et vectores plani, et sit matrix cvivs colvmnae svnt et . Area parallelogrammi qvod sagittae ipsorvm et ab eadem origine dvctae determinant est valor absolvtvs ipsivs . Praeterea, si vectores neqve nvlli neqve paralleli svnt, positivvm est cvm conversio minor dimidio circvitv qvae directionem ipsivs in directionem ipsivs transfert contra motvm horologii fit, et negativvm cvm secvndvm motvm horologii fit.
Si nvllvm est, parallelogrammvm in segmentvm contrahitvr et determinans nvllvm est; ponimvs igitvr nvllvm non esse. Demonstratio vtitvr distantia pvncti a recta, in lectione cvrsvs I de vectoribvs inventa, coordinatis polaribvs lectionis de coordinatis polaribvs et formvla sinvs differentiae lectionis de formvlis additionis et svbtractionis. Figvra eam comitatvr cvm et .
Demonstratio
Admittitvr, vt in geometria elementari, aream parallelogrammi esse prodvctvm basis et altitvdinis respondentis. Pro basi svmimvs latvs qvod repraesentat, in recta per originem cvm ea directione transevnte; eivs aeqvatio est , cvi origo et extremvm ipsivs satisfacivnt. Per theorema vectoris normalis, vector ad eam rectam perpendicvlaris est, et eivs norma est norma ipsivs .
Altitvdo est distantia extremi ipsivs ab ea recta. In formvla distantiae originem vt pvnctvm rectae svmimvs, ita vt vector qvi a recta ad pvnctvm it sit ipse .
Area est basis in altitvdinem dvcta, et norma ipsivs cvm norma ipsivs tollitvr. In figvra basis metitvr, altitvdo , et area est .
Ad signvm, vectores in coordinatis polaribvs scribimvs: et svnt eorvm normae, et et angvli qvos cvm semiaxe positivo abscissarvm efficivnt, ita vt et . Per formvlam sinvs differentiae, determinans est in sinvm angvli qvi a ad it dvctvm.
Cvm , determinans signvm ipsivs habet, qvod positivvm est si inter et iacet, mvltiplo ipsivs neglecto, id est si ab attingitvr contra motvm horologii minvs dimidio circvitv convertendo, et negativvm in casv contrario. Nvllvm est si et solvm si mvltiplvm ipsivs est, id est si vectores paralleli svnt. In figvra, ; colvmnis permvtatis, conversio qvae a ad dvcit secvndvm motvm horologii fit, et signvm mvtatvr.
Theorema ostendit ivre determinans ordinis secvndi aream orientatam appellari: eivs valor absolvtvs aream metitvr, et signvm eivs sensvm conversionis qvae a prima colvmna ad secvndam dvcit. Criterivm parallelismi lectionis cvrsvs I de vectoribvs est casvs areae nvllae: dvo vectores paralleli svnt prorsvs cvm parallelogrammvm qvod determinant in rectam complanatvr. Nexvs inter determinans et areas figvrarvm qvarvmlibet, cvm matrix vt transformatio plani agit, in lectione de matricibvs vt transformationibvs plani tractabitvr.
Argvmentvm oneratvr…