Alex_Wei 的 《线性代数相关》注

发布时间 2023-08-08 23:36:52作者: adolf_stalin


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0x00 行列式

0x01 定义

关于数学定义式:$$\sum_{p}(-1)^{\tau(p)} \prod_{i=1}^{n}A_{i,p_i}$$
以简单的\(3\times 3\)行列式举例子。
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在第二行中的正负1部分表示的就是行列式计算中正负号的选择。后面跟的求积就是行列式展开的乘积关系。
为什么行列式与逆序数有关?

逆序数就是n个数的一个任意排列经过多少次对调变成自然数列的次数,这两个数可能不一样,但是奇偶性一样,而行列式每项的符号只和奇偶性有关。

0x02 基本性质

\(\centerdot\) Lemma 1 根据定义易证。注意\(a_{i,p_i}\)不能为零。
\(\centerdot\) Lemma 2 同 Lemma 1
\(\centerdot\) Lemma 3 交换行会改变奇偶性,产生或减少逆序对个数。注意横行数列(针对\(A_{i,j}\)而言)
\(\centerdot\) Lemma 4 公式后半部分可以使用乘法分配律。
\(\centerdot\) Lemma 5 乘以0,你说呢?
\(\centerdot\) Lemma 6 略。
\(\centerdot\) Lemma 7 感性理解
\(\centerdot\) Lemma 8 希望轻松的证明?

\[假设矩阵\begin{vmatrix}r_1+k\times r_2\\r_2\\r_3\end{vmatrix} \]

\[\begin{vmatrix}r_1\\r_2\\r_3\end{vmatrix}+k\times \begin{vmatrix}r_2\\r_2\\r_3\end{vmatrix} \]

\[由于\begin{vmatrix}r_2\\r_2\\r_3\end{vmatrix}=0 \]

\[\Box \]

0x10 高斯消元法

0x11 算法介绍

注意关于有无解、有无数解方法。
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0x12 矩阵求逆

时间复杂度:\(O(n^3)\)
感觉介绍的不是很详细,而且看code好像也不是直接带入高斯板子,有不少细节处理:
1. 通过求解逆元的方式可以有效的避免精度误差,因此可以不必关心eps问题
2. \(b[][]\)数组中的情况和\(a[][]\)可能完全不同,部分for循环的起点要从1开始
3. 由于2的情况出现 我们在取值时候要小心 可能会发生改变 所以取出来命名变量是较好的选择。

0x13 求行列式

本质:将矩阵\(A\)转化为上三角矩阵,利用行列式性质直接求出行列式 (Lemma 1 3 4 8)
这篇题解感觉讲的很好,还提及了有关排序奇偶性相关的知识。

0x20 矩阵树定理

0x21 算法介绍

  • 主子式:对于一个矩阵 删除掉k行k列(不一定连续)之后剩下的矩阵(可以是单个元素,视为\(1\times 1\)矩阵)就是主子阵,其行列式称为主子式。
  • 注意是无向图。
  • 自环和重边对\(D\)\(E\)矩阵的影响会相互抵消:感性理解,自于\(K=D-E\)

0x22 有向图生成树个数

只关注入度,其他与无向图相同,只不过根节点被固定。(截取主子阵时候的r被固定)。
分为外向生成树和内向生成树。外向生成树使用入度矩阵,内向生成树使用出度矩阵。

0x23 边权积的和

相当于有\(w\)\((u , v)\)边。

0x24 边权和的和【咕咕咕】

?没太看懂。

0x25 例题

P6178 【模板】Matrix-Tree 定理

链接注意其与高斯消元的关系仅限于求行列式的值。但是和板题不同的是,板题模数不一定是质数,所以只能用辗转相除法;而此题可以直接使用逆元求解。

P3317 [SDOI2014] 重建

链接woc有点牛逼啊!考虑矩阵树定理只能求解:$$\sum_{T} \prod_{e\in T}p_e$$
其中\(p_e\)可以被替换成边的个数(边权)来计算生成树个数。
也就是说是边的性质。
考虑对式子化简 可以提取公因式构造出来单独的一部分(与其他的独立)使用矩阵树定理解决。

P4336 [SHOI2016] 黑暗前的幻想乡【咕咕咕】

链接

P6624 [省选联考 2020 A 卷] 作业题【咕咕咕】

链接

CF917D Stranger Trees【咕咕咕】

链接

0x30 BEST定理【咕咕咕】