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対称式と交代式md 6bd6731
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対称式たいしょうしき交代式こうたいしき

date2026-07-14document_iddoc_37615c50587a263ca061d0ffa0a97ff0description置換の作用で対称式と交代式を定義し、σf=f と σf=sgn(σ)f の関係、積の規則、Vandermonde型の見方を整理する講義である。prerequisites対称式 / 多項式type講義content_typelecturestatusactiverelateddata/lecture/math/algebra/symmetric-expressions.lecture.n.md / data/lecture/math/linear-algebra/determinants-by-permutations.lecture.n.md / data/lecture/math/algebra/polynomial-factorization.lecture.n.md
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1導入どうにゅう

この講義こうぎでは、文字もじえにたいしてしきわらない対称性たいしょうせいと、符号ふごうだけがわる交代性こうたいせい説明せつめいする。

対称式たいしょうしきは、置換ちかんしてもわらない。

σf=f

交代式こうたいしきは、置換ちかん符号ふごうだけわる。

σf=sgn(σ)f

この 2 つをならべてると、せき規則きそく自然しぜんかる。

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2置換ちかんしき作用さようするとは

f(x1,,xn)多項式たこうしきとする。置換ちかん σたいして、

(σf)(x1,,xn)=f(xσ(1),,xσ(n))

定義ていぎする。これは、変数へんすう番号ばんごうσしたがってえる操作そうさである。

2.1注意ちゅうい

文献ぶんけんによっては xσ-1(i)使つか流儀りゅうぎもある。このページではうえ定義ていぎ統一とういつする。対称たいしょう交代こうたいという性質せいしつそのものは、この流儀りゅうぎちがいでわらない。

3定義ていぎ 1:対称式たいしょうしき

f任意にんい置換ちかん σ について

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"boxed\")")]σf=f

たすとき、f対称式たいしょうしきという。

4定義ていぎ 2:交代式こうたいしき

f任意にんい置換ちかん σ について

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"boxed\")")]σf=sgn(σ)f

たすとき、f交代式こうたいしきalternating polynomialという。ここで sgn(σ)置換ちかん符号ふごうであり、偶置換ぐうちかんなら 1奇置換きちかんなら -1 である。

data/lecture/math/linear-algebra/determinants-by-permutations.lecture.n.md

5れい

2 変数へんすうでは、

x+y,xy,x2+y2

対称式たいしょうしきである。交換こうかんしてもわらないからである。

一方いっぽう

x-y

交代式こうたいしきである。xy交換こうかんすると

y-x=-(x-y)

となるからである。

6命題めいだい 1:せき規則きそく

6.1主張しゅちょう

f,g多項式たこうしきとする。

  1. f,g対称式たいしょうしきなら、fg対称式たいしょうしきである。
  2. f対称式たいしょうしきg交代式こうたいしきなら、fg交代式こうたいしきである。
  3. f,g交代式こうたいしきなら、fg対称式たいしょうしきである。

6.2証明しょうめい

任意にんい置換ちかん σる。置換ちかんせきたもつので、

σ(fg)=(σf)(σg)

である。

  1. f,g対称式たいしょうしきなら、σf=fσg=g である。したがって
σ(fg)=fg

であり、fg対称式たいしょうしきである。

  1. f対称式たいしょうしきg交代式こうたいしきなら、σf=fσg=sgn(σ)g である。したがって
σ(fg)=fsgn(σ)g=sgn(σ)fg

であり、fg交代式こうたいしきである。

  1. f,g交代式こうたいしきなら、
σ(fg)=sgn(σ)f·sgn(σ)g=sgn(σ)2fg=fg

である。したがって fg対称式たいしょうしきである。□

7命題めいだい 2:交代式こうたいしきおな変数へんすうひとしいと 0 になる

7.1仮定かてい

f(x1,,xn)交代式こうたいしきとする。

7.2結論けつろん

xi=xj なら f=0 である。

7.3証明しょうめい

ijえる互換ごかんτ とする。互換ごかん奇置換きちかんなので、

τf=-f

である。

しかし xi=xjてんでは、ijえてもあたいわらないので、

τf=f

でもある。したがって f=-f であり、f=0 である。□

8Vandermonde せき

Δ(x1,,xn)=i<j(xi-xj)

交代式こうたいしきである。ふたつの変数へんすうえると、せき符号ふごう反転はんてんするからである。

命題めいだい 2 より、交代式こうたいしきxi=xj で 0 になる。つまり xi-xj因数いんすうつ。このため、おおくの交代式こうたいしきは Vandermonde せき因数いんすうつ。

9一言ひとことでいうと

対称式たいしょうしきσf=f交代式こうたいしきσf=sgn(σ)f である。せきでは符号ふごうわされるので、対称たいしょう × 対称たいしょう対称たいしょう対称たいしょう × 交代こうたい交代こうたい交代こうたい × 交代こうたい対称たいしょうになる。

10関連かんれんリンク

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