home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1993 #3 / NN_1993_3.iso / spool / sci / math / 18723 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1993-01-25  |  1.9 KB  |  52 lines

  1. Newsgroups: sci.math
  2. Path: sparky!uunet!stanford.edu!CSD-NewsHost.Stanford.EDU!SAIL.Stanford.EDU!rivin
  3. From: rivin@SAIL.Stanford.EDU (Igor Rivin)
  4. Subject: Re: Matrices (problem)
  5. Message-ID: <1993Jan25.154208.16365@CSD-NewsHost.Stanford.EDU>
  6. Keywords: Rank
  7. Sender: news@CSD-NewsHost.Stanford.EDU
  8. Organization: Computer Science Department,  Stanford University.
  9. References: <Jan.24.22.14.31.1993.13572@inferno.rutgers.edu>
  10. Date: Mon, 25 Jan 1993 15:42:08 GMT
  11. Lines: 39
  12.  
  13. In article <Jan.24.22.14.31.1993.13572@inferno.rutgers.edu> gore@inferno.rutgers.edu (Bittu) writes:
  14. >A simple question about the rank of a special matrix (this is not a
  15. >homework problem; I already know a solution, want something better).
  16. >In fact, this was probably on the Math Olympiad a few years ago.
  17. >
  18. >Let A be a matrix with the following properties:
  19. >
  20. >1. A is 2n+1 x 2n+1 for a positive integer n.
  21. >
  22. >2. A has 0's on the diagonal.
  23. >
  24. >3. The remaining entries are either 1's or -1's.
  25. >
  26. >4. Every row has exactly n 1's and n -1's.
  27. >
  28. >We want to show that the rank of this matrix is 2n (over complex
  29. >numbers, say). Clearly the rank is <= 2n (all columns sum to the zero
  30. >vector). 
  31.  
  32. It is not clear that the below is any more elegant than the GF[2]
  33. solution, but here goes (m=2n+1):
  34.  
  35. (a) The question is equivalent to showing that the null-space of A is
  36. generated by the vector (1, ... ,1)
  37.  
  38. (b) Which is equivalent to showing that there is no null-vector v of
  39. A, such that the sum of elements of v adds up to 0.
  40.  
  41. (c) suppose there is such a vector V -- it is easy to see that it must
  42. also be a null vector of the matrix B which has 0s on the main
  43. diagonal, and 1s elsewhere (do it row by row).
  44.  
  45. (d) B = -I(m) + J(m), where J has all ones. J(m) vanishes on the
  46. orthogonal complement of the vector w=(1, ... ,1), and multiplies w by
  47. m. hence the eigenvalues of B are (n-1, -1, ..., -1), hence it is
  48. non-singular, hence V is the 0 vector, hence w is the only null-vector
  49. of A, hence A has rank m-1 = 2n.
  50.  
  51.  
  52.