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色数-モンモール問題にチャレンジしたずんだもん

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巡回行列の行列式

まずは、巡回行列の行列式について簡単に考察していくのだ。
まあ、すでに既出だしあまり目新しい情報はないかもしれないけどご了承くださいなのだ。

巡回行列

数列c0,c1,...,cn1に対して下記のような行列を定めるのだ。この行列を巡回行列というのだ。
(c0c1cn1c1c2c0cn1c0cn2)

巡回行列の行列式

数列c0,c1,...,cn1に対する巡回行列をAとすると次式が成り立つのだ。
detA=Πζ(c0+ζc1++ζn1cn1)
ただし、ζは1のn乗根なのだ。

[1]第一列に第i列のζi1をかけて足すのだ。これにより、detAc0+ζc1+ζn1cn1で割り切れることが分かるのだ。
[2]ζは1のn乗根だから1を含めn個あるのだ。また、detAc0,c1,...,cn1のn次多項式。ゆえに定理が示されたのだ。

数列1,2,...,nに対する巡回行列Aの行列式は下記の式で与えられるのだ。
detA=(n)n1(n+1)2

[1]ζ=1の場合:1+2+n=n(n+1)2
[2]ζ1の場合:1+2ζ+nζn1=Sとおくと(1ζ)S=nであるからS=n1ζ
[3]上記を合わせるとdetA=(1)n1nn(n+1)2Πζ111ζ
[4]xn1=(x1)(xn1+xn2+x+1)=(x1)Πζ1(xζ)なので、両辺x1で割り、x=1を代入してΠζ1(1ζ)=nを得るのだ。
[5][4]を[3]に代入してdetA=(n)n1(n+1)2を得るのだ。

色数-モンモール問題

彼と接触すると絶対にミュートかブロックされるのでこっそり問題を拝借いたしますのだ。

[0]当たり前の事:先の定理より与えられたA1,2,...,nの巡回行列ならば明らかに成り立つのだ。
つまり巡回行列以外の場合のみを考えればよいのだ。
[1]nが奇数なら明らかなのだ。理由は第一列に第2,3,...,n列を加えてn(n+1)2をくくり出し、さらに第一行に第2,3,...,n行を加えてnをくくり出せばいいからなのだ。そうすれば、n2で割り切れるので証明完了なのだ。
[2]nが偶数の場合は明らかではない。理由は先の方法を実行しても、共通の因子n+1しか引き出せないからなのだ。
なので、(n+1)2で割り切る事が出来ると証明出来ても、n2で割り切れる事の証明にはならないのだ。
*この部分については別の方法で示す必要がありそうだが今の所分からない状態なので省略するのだ。いやまじで、nが偶数の時の証明方法が分からないのだ。中途半端で申し訳ないねなのだ。後でわかり次第加筆・修正いたしますのだ。

投稿日:202492
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