स्थायी (गणित): Difference between revisions

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{{Short description|Polynomial of the elements of a matrix}}
{{Short description|Polynomial of the elements of a matrix}}
रैखिक बीजगणित में, एक [[वर्ग मैट्रिक्स]] का स्थाई, सारणिक के समान मैट्रिक्स का एक कार्य है। स्थायी, साथ ही निर्धारक, मैट्रिक्स की प्रविष्टियों में एक बहुपद है।<ref>{{cite journal|author=Marcus, Marvin|author2=Minc, Henryk|title=स्थायी|journal=Amer. Math. Monthly|volume=72|issue=6|year=1965|pages=577–591|url=https://maa.org/programs/maa-awards/writing-awards/permanents|doi=10.2307/2313846|jstor=2313846}}</ref> दोनों मैट्रिक्स के अधिक सामान्य कार्य के विशेष मामले हैं जिन्हें [[िम्मनत]] कहा जाता है।
रैखिक बीजगणित में, [[वर्ग मैट्रिक्स|वर्ग आव्युह]] का '''स्थायी (गणित)''', सारणिक के समान आव्युह का फलन है। अतः स्थायी, साथ ही निर्धारक, आव्युह की प्रविष्टियों में बहुपद है।<ref>{{cite journal|author=Marcus, Marvin|author2=Minc, Henryk|title=स्थायी|journal=Amer. Math. Monthly|volume=72|issue=6|year=1965|pages=577–591|url=https://maa.org/programs/maa-awards/writing-awards/permanents|doi=10.2307/2313846|jstor=2313846}}</ref> दोनों आव्युह के अधिक सामान्य फलन की विशेष स्तिथि हैं जिन्हें [[िम्मनत|अन्तर्निहित]] कहा जाता है।


== परिभाषा ==
== परिभाषा ==
एक का स्थायी {{math|''n''×''n''}} आव्यूह {{math|1=''A'' = (''a''<sub>''i,j''</sub>)}} परिभाषित किया जाता है
{{math|''n''×''n''}} आव्यूह {{math|1=''A'' = (''a''<sub>''i,j''</sub>)}} के स्थायी को इस प्रकार परिभाषित किया गया है


<math display="block"> \operatorname{perm}(A)=\sum_{\sigma\in S_n}\prod_{i=1}^n a_{i,\sigma(i)}.</math>
<math display="block"> \operatorname{perm}(A)=\sum_{\sigma\in S_n}\prod_{i=1}^n a_{i,\sigma(i)}.                                                                                           </math>
यहां का योग [[सममित समूह]] एस के सभी तत्वों σ तक फैला हुआ है<sub>''n''</sub>; यानी संख्या 1, 2, ..., एन के सभी क्रम[[परिवर्तन]] पर।
यहां का योग [[सममित समूह]] ''S<sub>n</sub>'' के सभी अवयव σ तक फैला हुआ है; यानी संख्या 1, 2, ..., ''n'' के सभी क्रम[[परिवर्तन]] पर।


उदाहरण के लिए,
इस प्रकार उदाहरण के लिए,


<math display="block">\operatorname{perm}\begin{pmatrix}a&b \\ c&d\end{pmatrix}=ad+bc,</math>
<math display="block">\operatorname{perm}\begin{pmatrix}a&b \\ c&d\end{pmatrix}=ad+bc,</math>
और
और


<math display="block">\operatorname{perm}\begin{pmatrix}a&b&c \\ d&e&f \\ g&h&i \end{pmatrix}=aei + bfg + cdh + ceg + bdi + afh.</math>
<math display="block">\operatorname{perm}\begin{pmatrix}a&b&c \\ d&e&f \\ g&h&i \end{pmatrix}=aei + bfg + cdh + ceg + bdi + afh.                                         </math>
के स्थायी की परिभाषा के निर्धारक से भिन्न है जिसमें क्रमपरिवर्तन के [[हस्ताक्षर (क्रमपरिवर्तन)]] को ध्यान में नहीं रखा जाता है।
जहाँ A के स्थायी की परिभाषा A के निर्धारक से भिन्न है जिसमें क्रमपरिवर्तन के [[हस्ताक्षर (क्रमपरिवर्तन)]] को ध्यान में नहीं रखा जाता है।
 
मैट्रिक्स ए के स्थायी को प्रति ए, पर्म ए, या प्रति ए द्वारा दर्शाया जाता है, कभी-कभी तर्क के चारों ओर कोष्ठक के साथ। मिनक आयताकार मैट्रिक्स के स्थायीकरण के लिए Per(A) का उपयोग करता है, और जब A एक वर्ग मैट्रिक्स है तो per(A) का उपयोग करता है।<ref>{{harvtxt|Minc|1978}}</ref> मुइर और मेट्ज़लर अंकन का उपयोग करते हैं <math>\overset{+}{|}\quad \overset{+}{|}</math>.<ref>{{harvtxt|Muir|Metzler|1960}}</ref>
स्थायी शब्द की उत्पत्ति 1812 में कॉची के साथ संबंधित प्रकार के फ़ंक्शन के लिए "फॉन्क्शन सिमेट्रिक्स परमानेंटेस" के रूप में हुई थी,<ref>{{Citation| last=Cauchy | first=A. L.| title=Mémoire sur les fonctions qui ne peuvent obtenir que deux valeurs égales et de signes contraires par suite des transpositions opérées entre les variables qu'elles renferment. |url=https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k90193x/f97 |journal=Journal de l'École Polytechnique |volume=10 |pages=91–169 |year=1815}}</ref> और इसका उपयोग मुइर और मेट्ज़लर द्वारा किया गया था<ref>{{harvtxt|Muir|Metzler|1960}}</ref> आधुनिक, अधिक विशिष्ट, अर्थ में।<ref>{{harvnb|van Lint|Wilson|2001|loc=p. 108}}</ref>


आव्युह A के स्थायी को प्रति A, पर्म A, या प्रति A द्वारा दर्शाया जाता है, कभी-कभी तर्क के चारों ओर कोष्ठक के साथ दर्शाया जाता है। मिनक आयताकार आव्युह के स्थायीकरण के लिए Per(A) का उपयोग करता है, और जब A वर्ग आव्युह है तो per(A) का उपयोग करता है।<ref>{{harvtxt|Minc|1978}}</ref> अतः मुइर और मेट्ज़लर अंकन <math>\overset{+}{|}\quad \overset{+}{|}</math> का उपयोग करते हैं .<ref>{{harvtxt|Muir|Metzler|1960}}</ref>


इस प्रकार से स्थायी शब्द की उत्पत्ति 1812 में कॉची के साथ संबंधित प्रकार के फलन के लिए "फॉन्क्शन सिमेट्रिक्स परमानेंटेस" के रूप में हुई थी,<ref>{{Citation| last=Cauchy | first=A. L.| title=Mémoire sur les fonctions qui ne peuvent obtenir que deux valeurs égales et de signes contraires par suite des transpositions opérées entre les variables qu'elles renferment. |url=https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k90193x/f97 |journal=Journal de l'École Polytechnique |volume=10 |pages=91–169 |year=1815}}</ref> और इसका उपयोग मुइर और मेट्ज़लर द्वारा किया गया था<ref>{{harvtxt|Muir|Metzler|1960}}</ref> आधुनिक, अधिक विशिष्ट, अर्थ में किया गया था।<ref>{{harvnb|van Lint|Wilson|2001|loc=p. 108}}</ref>
== गुण ==
== गुण ==
यदि कोई स्थायी को एक मानचित्र के रूप में देखता है जो n वैक्टर को तर्क के रूप में लेता है, तो यह एक [[बहुरेखीय मानचित्र]] है और यह सममित है (जिसका अर्थ है कि वैक्टर के किसी भी क्रम का परिणाम समान स्थायी होता है)। इसके अलावा, एक वर्ग मैट्रिक्स दिया गया है <math>A = \left(a_{ij}\right)</math> क्रम का n:<ref>{{harvnb|Ryser|1963|loc=pp. 25 &ndash; 26}}</ref>
यदि कोई स्थायी को मानचित्र के रूप में देखता है जो n सदिश को तर्क के रूप में लेता है, तो यह [[बहुरेखीय मानचित्र]] है और यह सममित है (जिसका अर्थ है कि सदिश के किसी भी क्रम का परिणाम समान स्थायी होता है)। इसके अतिरिक्त क्रम का n, वर्ग आव्युह <math>A = \left(a_{ij}\right)</math> दिया गया है :<ref>{{harvnb|Ryser|1963|loc=pp. 25 &ndash; 26}}</ref>
* की पंक्तियों और/या स्तंभों के मनमाने क्रमपरिवर्तन के तहत पर्म() अपरिवर्तनीय है। इस संपत्ति को किसी भी उचित आकार के [[क्रमपरिवर्तन मैट्रिक्स]] पी और क्यू के लिए प्रतीकात्मक रूप से पर्म() = पर्म(पीएक्यू) के रूप में लिखा जा सकता है।
* A की पंक्तियों और/या स्तंभों के मनमाने क्रमपरिवर्तन के तहत पर्म(A) अपरिवर्तनीय है। इस गुण को किसी भी उचित आकार के [[क्रमपरिवर्तन मैट्रिक्स|क्रमपरिवर्तन आव्युह]] ''P'' और ''Q'' के लिए प्रतीकात्मक रूप से पर्म(A) = पर्म(''PAQ'') के रूप में लिखा जा सकता है।
* A की किसी एक पंक्ति या स्तंभ को एक [[अदिश (गणित)]] s से गुणा करने पर perm(A) से s⋅perm(A) बदल जाता है,
* A की किसी पंक्ति या स्तंभ को [[अदिश (गणित)]] s से गुणा करने पर perm(A) से s⋅perm(A) में परिवर्तित हो जाता है,
* [[ खिसकाना ]] के तहत पर्म (ए) अपरिवर्तनीय है, यानी, पर्म () = पर्म (ए)<sup>टी</sup>).
* पर्म(A) [[ खिसकाना |स्थानान्तरण]] के तहत अपरिवर्तनीय है, अर्थात, पर्म(''A'') = perm(''A''<sup>T</sup>).
* अगर <math>A = \left(a_{ij}\right)</math> और <math>B=\left(b_{ij}\right)</math> तब क्रम n के वर्ग आव्यूह हैं,<ref>{{harvnb|Percus|1971|loc=p. 2}}</ref> <math display="block">\operatorname{perm}\left(A + B\right) = \sum_{s,t} \operatorname{perm} \left(a_{ij}\right)_{i \in s, j \in t} \operatorname{perm} \left(b_{ij}\right)_{i \in \bar{s}, j \in \bar{t}},</math> जहां s और t {1,2,...,n} और के समान आकार के उपसमुच्चय हैं <math>\bar{s}, \bar{t}</math> उस सेट में उनके संबंधित पूरक हैं।
* यदि <math>A = \left(a_{ij}\right)</math> और <math>B=\left(b_{ij}\right)</math> तब क्रम n के वर्ग आव्यूह हैं,<ref>{{harvnb|Percus|1971|loc=p. 2}}</ref> <math display="block">\operatorname{perm}\left(A + B\right) = \sum_{s,t} \operatorname{perm} \left(a_{ij}\right)_{i \in s, j \in t} \operatorname{perm} \left(b_{ij}\right)_{i \in \bar{s}, j \in \bar{t}},                                                                                                                                               </math> जहां s और t {1,2,...,n} और के समान आकार के उपसमुच्चय हैं और <math>\bar{s}, \bar{t}</math> उस समुच्चय में उनके संबंधित पूरक हैं।
* अगर <math>A</math> एक [[त्रिकोणीय मैट्रिक्स]] है, अर्थात <math>a_{ij}=0</math>, जब कभी भी <math>i>j</math> या, वैकल्पिक रूप से, जब भी <math>i<j</math>, तो इसका स्थायी (और निर्धारक भी) विकर्ण प्रविष्टियों के उत्पाद के बराबर होता है: <math display="block">\operatorname{perm}\left(A\right) = a_{11} a_{22} \cdots a_{nn} = \prod_{i=1}^n a_{ii}.</math>
*यदि <math>A</math> [[त्रिकोणीय मैट्रिक्स|त्रिकोणीय आव्युह]] है, अर्थात <math>a_{ij}=0</math>, जब कभी भी <math>i>j</math> या, वैकल्पिक रूप से, जब भी <math>i<j</math>, तो इसका स्थायी (और निर्धारक भी) विकर्ण प्रविष्टियों के उत्पाद के समान होता है: <math display="block">\operatorname{perm}\left(A\right) = a_{11} a_{22} \cdots a_{nn} = \prod_{i=1}^n a_{ii}.</math>
 
 
== निर्धारकों से संबंध ==
== निर्धारकों से संबंध ==


एक पंक्ति, स्तंभ या विकर्ण के साथ निर्धारक की गणना के लिए नाबालिगों द्वारा लाप्लास का विस्तार सभी संकेतों को अनदेखा करके स्थायी तक विस्तारित होता है।<ref name="Percus 1971 loc=p. 12">{{harvnb|Percus|1971|loc=p. 12}}</ref>
एक पंक्ति, स्तंभ या विकर्ण के साथ निर्धारक की गणना के लिए नाबालिगों द्वारा लाप्लास का विस्तार सभी संकेतों को अनदेखा करके स्थायी तक विस्तारित होता है।<ref name="Percus 1971 loc=p. 12">{{harvnb|Percus|1971|loc=p. 12}}</ref>
हरएक के लिए <math display="inline">i</math>,


<math display="block">\mathbb{perm}(B)=\sum_{j=1}^n B_{i,j} M_{i,j},</math>
प्रत्येक <math display="inline">i</math> के लिए,
कहाँ <math>B_{i,j}</math> B की iवीं पंक्ति और jवें कॉलम की प्रविष्टि है, और <math display="inline">M_{i,j}</math> B की iवीं पंक्ति और jवें कॉलम को हटाकर प्राप्त सबमैट्रिक्स का स्थायी मान है।


उदाहरण के लिए, पहले कॉलम के साथ विस्तार करते हुए,
<math display="block">\mathbb{perm}(B)=\sum_{j=1}^n B_{i,j} M_{i,j},                                                                                                                                        </math>
जहां <math>B_{i,j}</math> ''i''th पंक्ति की प्रविष्टि है यदि <math display="inline">M_{i,j}</math> और B का ''j''th कॉलम, ''i''th पंक्ति और B के ''j''th कॉलम को घटा कर प्राप्त उपआव्युह का स्थायी है।
 
इस प्रकार से उदाहरण के लिए, पहले कॉलम के साथ विस्तार करते हुए,


<math display="block">\begin{align}
<math display="block">\begin{align}
Line 54: Line 52:
= {} & 4(1) + 0 + 0 + 1(6) = 10.
= {} & 4(1) + 0 + 0 + 1(6) = 10.
\end{align} </math>
\end{align} </math>
दूसरी ओर, निर्धारकों की मूल गुणात्मक संपत्ति स्थायी के लिए मान्य नहीं है।<ref name="Ryser 1963 loc=p. 26">{{harvnb|Ryser|1963|loc=p. 26}}</ref> एक साधारण उदाहरण से पता चलता है कि ऐसा ही है।
दूसरी ओर, निर्धारकों की मूल गुणात्मक वर्ग स्थायी के लिए मान्य नहीं है।<ref name="Ryser 1963 loc=p. 26">{{harvnb|Ryser|1963|loc=p. 26}}</ref> इस प्रकार से साधारण उदाहरण से पता चलता है कि ऐसा ही है।


<math display="block">\begin{align} 4 &= \operatorname{perm} \left ( \begin{matrix} 1 & 1 \\ 1 & 1 \end{matrix} \right )\operatorname{perm} \left ( \begin{matrix} 1 & 1 \\ 1 & 1 \end{matrix} \right ) \\
<math display="block">\begin{align} 4 &= \operatorname{perm} \left ( \begin{matrix} 1 & 1 \\ 1 & 1 \end{matrix} \right )\operatorname{perm} \left ( \begin{matrix} 1 & 1 \\ 1 & 1 \end{matrix} \right ) \\
&\neq \operatorname{perm}\left ( \left ( \begin{matrix} 1 & 1 \\ 1 & 1 \end{matrix} \right ) \left ( \begin{matrix} 1 & 1 \\ 1 & 1 \end{matrix} \right ) \right ) = \operatorname{perm} \left ( \begin{matrix} 2 & 2 \\ 2 & 2 \end{matrix} \right )= 8. \end{align} </math>
&\neq \operatorname{perm}\left ( \left ( \begin{matrix} 1 & 1 \\ 1 & 1 \end{matrix} \right ) \left ( \begin{matrix} 1 & 1 \\ 1 & 1 \end{matrix} \right ) \right ) = \operatorname{perm} \left ( \begin{matrix} 2 & 2 \\ 2 & 2 \end{matrix} \right )= 8. \end{align} </math>  
निर्धारक के विपरीत, स्थायी की कोई आसान ज्यामितीय व्याख्या नहीं होती है; इसका उपयोग मुख्य रूप से [[साहचर्य]] में, बोसॉन ग्रीन के फ़ंक्शन (कई-शरीर सिद्धांत) के इलाज में, [[क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत]] में ग्रीन के कार्यों और [[बोसोन नमूनाकरण]] सिस्टम की राज्य संभावनाओं को निर्धारित करने में किया जाता है।<ref>{{cite arXiv |last=Aaronson |first=Scott |date=14 Nov 2010 |title=रैखिक प्रकाशिकी की कम्प्यूटेशनल जटिलता|eprint=1011.3245|class=quant-ph }}</ref> हालाँकि, इसकी दो [[ग्राफ-सैद्धांतिक]] व्याख्याएँ हैं: एक [[निर्देशित ग्राफ]] के [[शीर्ष चक्र कवर]] के वजन के योग के रूप में, और एक [[द्विदलीय ग्राफ]] में सही मिलान के वजन के योग के रूप में।
इस प्रकार से निर्धारक के विपरीत, स्थायी की कोई सरल ज्यामितीय व्याख्या नहीं होती है, इसका उपयोग मुख्य रूप से [[क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत]] में बोसॉन ग्रीन के फलन के उपचार में और [[बोसोन नमूनाकरण|बोसॉन नमूनाकरण]] प्रणालियों की राज्य संभावनाओं को निर्धारित करने में [[साहचर्य]] में किया जाता है।<ref>{{cite arXiv |last=Aaronson |first=Scott |date=14 Nov 2010 |title=रैखिक प्रकाशिकी की कम्प्यूटेशनल जटिलता|eprint=1011.3245|class=quant-ph }}</ref> चूंकि इसकी दो [[ग्राफ-सैद्धांतिक]] व्याख्याएँ हैं: एक [[निर्देशित ग्राफ]] के [[शीर्ष चक्र कवर]] के भार के योग के रूप में और एक [[द्विदलीय ग्राफ]] में सही मिलान के भार के योग के रूप में किया जाता है।


== अनुप्रयोग ==
== अनुप्रयोग ==
Line 64: Line 62:
===सममित टेंसर===
===सममित टेंसर===


[[हिल्बर्ट स्थान]]ों की सममित टेंसर शक्ति के अध्ययन में स्थायी स्वाभाविक रूप से उत्पन्न होता है।<ref>{{cite book|last1=Bhatia|first1=Rajendra|title=मैट्रिक्स विश्लेषण|date=1997|publisher=Springer-Verlag|location=New York|isbn=978-0-387-94846-1|pages=16–19}}</ref> विशेष रूप से, हिल्बर्ट स्थान के लिए <math>H</math>, होने देना <math>\vee^k H</math> निरूपित करें <math>k</math>की वें सममित टेंसर शक्ति <math>H</math>, जो टेन्सर उत्पाद#बाहरी और सममित बीजगणित का स्थान है। उस पर विशेष ध्यान दें <math>\vee^k H</math> तत्वों के सममित टेंसर#सममित उत्पाद द्वारा फैलाया गया है <math>H</math>. के लिए <math>x_1,x_2,\dots,x_k \in H</math>, हम इन तत्वों के सममित उत्पाद को परिभाषित करते हैं
[[हिल्बर्ट स्थान|हिल्बर्ट स्पेस]] की सममित टेंसर पॉवर के अध्ययन में स्थायी स्वाभाविक रूप से उत्पन्न होता है।<ref>{{cite book|last1=Bhatia|first1=Rajendra|title=मैट्रिक्स विश्लेषण|date=1997|publisher=Springer-Verlag|location=New York|isbn=978-0-387-94846-1|pages=16–19}}</ref> अतः विशेष रूप से, हिल्बर्ट स्पेस <math>H</math> के लिए <math>\vee^k H</math>, <math>H</math> की <math>k</math> सममित टेंसर पॉवर को दर्शाता है जो सममित टेंसर का स्थान है। विशेष रूप से ध्यान दें कि <math>\vee^k H</math>, <math>H</math> में अवयव के सममित उत्पादों द्वारा फैला हुआ है यदि <math>x_1,x_2,\dots,x_k \in H</math>,के लिए हम इन अवयव के सममित उत्पाद को परिभाषित करते हैं
<math display="block">
<math display="block">
x_1 \vee x_2 \vee \cdots \vee x_k =
x_1 \vee x_2 \vee \cdots \vee x_k =
Line 70: Line 68:
x_{\sigma(1)} \otimes x_{\sigma(2)} \otimes \cdots \otimes x_{\sigma(k)}
x_{\sigma(1)} \otimes x_{\sigma(2)} \otimes \cdots \otimes x_{\sigma(k)}
</math>
</math>
अगर हम विचार करें <math>\vee^k H</math> (के एक उप-स्थान के रूप में <math>\otimes^kH</math>, हिल्बर्ट रिक्त स्थान का kth टेंसर उत्पाद <math>H</math>) और आंतरिक उत्पाद को परिभाषित करें <math>\vee^kH</math> तदनुसार, हम इसके लिए पाते हैं <math>x_j,y_j \in H</math>
यदि हम <math>\vee^k H</math> (<math>\otimes^kH</math> के उप-स्थान के रूप में <math>H</math> की ''k''th टेंसर पॉवर ) पर विचार करते हैं और तदनुसार <math>\vee^kH</math> पर आंतरिक उत्पाद को परिभाषित करते हैं, तो हम पाते हैं कि <math>x_j,y_j \in H</math> के लिए
<math display="block">\langle
<math display="block">\langle
x_1 \vee x_2 \vee \cdots \vee x_k,
x_1 \vee x_2 \vee \cdots \vee x_k,
Line 76: Line 74:
\rangle =
\rangle =
\operatorname{perm}\left[\langle x_i,y_j \rangle\right]_{i,j = 1}^k</math>
\operatorname{perm}\left[\langle x_i,y_j \rangle\right]_{i,j = 1}^k</math>
कॉची-श्वार्ज़ असमानता को लागू करने पर, हम पाते हैं <math>\operatorname{perm} \left[\langle x_i,x_j \rangle\right]_{i,j = 1}^k \geq 0</math>, ओर वो
कॉची-श्वार्ज़ असमानता को प्रयुक्त करने पर, हम पाते हैं कि <math>\operatorname{perm} \left[\langle x_i,x_j \rangle\right]_{i,j = 1}^k \geq 0</math>, और वह
<math display="block">\left|\operatorname{perm} \left[\langle x_i,y_j \rangle\right]_{i,j = 1}^k \right|^2 \leq
<math display="block">\left|\operatorname{perm} \left[\langle x_i,y_j \rangle\right]_{i,j = 1}^k \right|^2 \leq
\operatorname{perm} \left[\langle x_i,x_j \rangle\right]_{i,j = 1}^k \cdot
\operatorname{perm} \left[\langle x_i,x_j \rangle\right]_{i,j = 1}^k \cdot
\operatorname{perm} \left[\langle y_i,y_j \rangle\right]_{i,j = 1}^k
\operatorname{perm} \left[\langle y_i,y_j \rangle\right]_{i,j = 1}^k
</math>
</math>
===चक्र कवर===
{{main|शीर्ष चक्र कवर}}


कोई भी वर्ग आव्युह <math>A = (a_{ij})_{i,j=1}^n</math> शीर्ष समुच्चय पर भारित निर्देशित ग्राफ के आसन्न आव्युह <math>V=\{1,2,\dots,n\}</math> के रूप में देखा जा सकता है , साथ <math>a_{ij}</math> शीर्ष i से शीर्ष j तक चाप के भार का प्रतिनिधित्व करना है ।


===साइकिल कवर===
इस प्रकार से भारित निर्देशित ग्राफ का वर्टेक्स चक्र कवर डिग्राफ में शीर्ष-असंबद्ध [[निर्देशित चक्र|निर्देशित चक्रों]] का संग्रह है जो की ग्राफ में सभी शीर्षों को कवर करता है। इस प्रकार, डिग्राफ में प्रत्येक शीर्ष i का अद्वितीय "उत्तराधिकारी" <math>\sigma(i)</math> होता है चक्र आवरण में, इत्यादि <math>\sigma</math> V पर क्रमपरिवर्तन का प्रतिनिधित्व करता है। इसके विपरीत, V पर कोई भी क्रमपरिवर्तन <math>\sigma</math> प्रत्येक शीर्ष i से शीर्ष <math>\sigma(i)</math> तक चाप के साथ एक चक्र कवर से मेल खाता है।
{{main|Vertex cycle cover}}
कोई भी वर्ग मैट्रिक्स <math>A = (a_{ij})_{i,j=1}^n</math> शीर्ष सेट पर भारित निर्देशित ग्राफ के आसन्न मैट्रिक्स के रूप में देखा जा सकता है <math>V=\{1,2,\dots,n\}</math>, साथ <math>a_{ij}</math> शीर्ष i से शीर्ष j तक चाप के भार का प्रतिनिधित्व करना।
भारित निर्देशित ग्राफ का वर्टेक्स चक्र कवर डिग्राफ में शीर्ष-असंबद्ध [[निर्देशित चक्र]]ों का एक संग्रह है जो ग्राफ में सभी शीर्षों को कवर करता है। इस प्रकार, डिग्राफ में प्रत्येक शीर्ष i का एक अद्वितीय उत्तराधिकारी होता है <math>\sigma(i)</math> चक्र आवरण में, इत्यादि <math>\sigma</math> वी पर एक क्रमपरिवर्तन का प्रतिनिधित्व करता है। इसके विपरीत, कोई भी क्रमपरिवर्तन <math>\sigma</math> V पर प्रत्येक शीर्ष i से शीर्ष तक चाप के साथ एक चक्र कवर से मेल खाता है <math>\sigma(i)</math>.


यदि एक चक्र-कवर का वजन प्रत्येक चक्र में चापों के वजन के उत्पाद के रूप में परिभाषित किया गया है, तो
यदि चक्र-कवर का भार प्रत्येक चक्र में चापों के भार के उत्पाद के रूप में परिभाषित किया गया है, तो
<math display="block"> \operatorname{weight}(\sigma) = \prod_{i=1}^n a_{i,\sigma(i)},</math>
<math display="block"> \operatorname{weight}(\sigma) = \prod_{i=1}^n a_{i,\sigma(i)},</math>
इसका तात्पर्य यह है कि
इसका तात्पर्य यह है कि
<math display="block"> \operatorname{perm}(A)=\sum_\sigma \operatorname{weight}(\sigma).</math>
<math display="block"> \operatorname{perm}(A)=\sum_\sigma \operatorname{weight}(\sigma).</math>
इस प्रकार A का स्थायी मान डिग्राफ के सभी चक्र-कवरों के भार के योग के बराबर है।
इस प्रकार A का स्थायी मान डिग्राफ के सभी चक्र-कवरों के भार के योग के समान है।


===उत्तम मिलान===
===उत्तम मिलान===
एक वर्ग मैट्रिक्स <math>A = (a_{ij})</math> इसे द्विदलीय ग्राफ के आसन्न मैट्रिक्स के रूप में भी देखा जा सकता है जिसमें शीर्ष (ग्राफ सिद्धांत) है <math>x_1, x_2, \dots, x_n</math> एक तरफ और <math>y_1, y_2, \dots, y_n</math> दूसरी ओर, साथ में <math>a_{ij}</math> शीर्ष से किनारे के भार का प्रतिनिधित्व करना <math>x_i</math> शिखर तक <math>y_j</math>. यदि वजन का पूर्ण मिलान हो <math>\sigma</math> यह मेल खाता है <math>x_i</math> को <math>y_{\sigma(i)}</math> तब, इसे मिलान में किनारों के भार के गुणनफल के रूप में परिभाषित किया गया है
अतः वर्ग आव्युह <math>A = (a_{ij})</math> को एक द्विदलीय ग्राफ के आसन्न आव्युह के रूप में भी देखा जा सकता है जिसमें इस प्रकार से शीर्ष <math>x_1, x_2, \dots, x_n</math> और दूसरी ओर <math>y_1, y_2, \dots, y_n</math> होता है, जिसमें <math>a_{ij}</math> शीर्ष <math>x_i</math> से शीर्ष <math>y_j</math> तक किनारे के भार का प्रतिनिधित्व करता है यदि एक पूर्ण मिलान <math>\sigma</math> का भार जो <math>x_i</math> से <math>y_{\sigma(i)}</math> से मेल खाता है, तो मिलान में किनारों के भार के उत्पाद के रूप में परिभाषित किया गया है, तो
<math display="block"> \operatorname{weight}(\sigma) = \prod_{i=1}^n a_{i,\sigma(i)}.</math>
<math display="block"> \operatorname{weight}(\sigma) = \prod_{i=1}^n a_{i,\sigma(i)}.</math>
इस प्रकार A का स्थायी मान ग्राफ़ के सभी पूर्ण मिलानों के भारों के योग के बराबर है।
इस प्रकार A का स्थायी मान ग्राफ़ के सभी पूर्ण मिलानों के भारों के योग के समान है।


== (0, 1) आव्यूहों के स्थायी मान ==
== (0, 1) आव्यूहों के स्थायी मान ==


===गणना ===
===गणना ===
गिनती के कई प्रश्नों के उत्तरों की गणना उन आव्यूहों के स्थायी मानों के रूप में की जा सकती है जिनमें प्रविष्टियों के रूप में केवल 0 और 1 हैं।
गिनती के अनल प्रश्नों के उत्तरों की गणना उन आव्यूहों के स्थायी मानों के रूप में की जा सकती है जिनमें प्रविष्टियों के रूप में केवल 0 और 1 हैं।


मान लीजिए Ω(n,k) क्रम n के सभी (0, 1)-आव्यूहों का वर्ग है और प्रत्येक पंक्ति और स्तंभ का योग k के बराबर है। इस वर्ग के प्रत्येक मैट्रिक्स ए में पर्म(ए) > 0 है।<ref name="Ryser 1963 loc=p. 124">{{harvnb|Ryser|1963|loc=p. 124}}</ref> [[प्रक्षेप्य तल]]ों के आपतन मैट्रिक्स वर्ग Ω(n) में हैं<sup>2</sup> + n + 1, n + 1) n एक पूर्णांक > 1 के लिए। सबसे छोटे प्रक्षेप्य तलों के अनुरूप स्थायी की गणना की गई है। n = 2, 3, और 4 के लिए मान क्रमशः 24, 3852 और 18,534,400 हैं।<ref name="Ryser 1963 loc=p. 124"/>मान लीजिए Z, n = 2, [[फैनो विमान]] के साथ प्रक्षेप्य तल का आपतन मैट्रिक्स है। उल्लेखनीय रूप से, perm(Z) = 24 = |det (Z)|, Z के निर्धारक का निरपेक्ष मान। यह Z के एक परिसंचरण मैट्रिक्स और प्रमेय होने का परिणाम है:<ref>{{harvnb|Ryser|1963|loc=p. 125}}</ref>
इस प्रकार से मान लीजिए ''Ω(n,k)'' क्रम n के सभी (0, 1)-आव्यूहों का वर्ग है<ref name="Ryser 1963 loc=p. 124">{{harvnb|Ryser|1963|loc=p. 124}}</ref> [[प्रक्षेप्य तल|प्रत्येक पंक्ति]] और स्तंभ का योग k के समान है। इस वर्ग में प्रत्येक आव्युह A का पर्म''(A) > 0'' है। प्रक्षेप्य तलों के आपतन आव्युह n पूर्णांक > 1 के लिए वर्ग Ω(''n''<sup>2</sup> + ''n'' + 1, ''n'' + 1) में हैं। अधिक छोटे प्रक्षेप्य तलों के संगत स्थायी की गणना की गई है। n = 2, 3, और 4 के लिए मान क्रमशः 24, 3852 और 18,534,400 हैं।<ref name="Ryser 1963 loc=p. 124"/> मान लीजिए Z, n = 2, [[फैनो विमान]] के साथ प्रक्षेप्य तल का आपतन आव्युह है। उल्लेखनीय रूप से, perm(Z) = 24 = |det (Z)|, Z के निर्धारक का निरपेक्ष मान। यह Z के एक परिसंचरण आव्युह और प्रमेय होने का परिणाम है:<ref>{{harvnb|Ryser|1963|loc=p. 125}}</ref>
:यदि A वर्ग Ω(n,k) में एक परिसंचरण मैट्रिक्स है तो यदि k > 3, perm(A) > |det (A)| और यदि k = 3, perm(A)=|det (A)| इसके अलावा, जब k = 3, पंक्तियों और स्तंभों को क्रमपरिवर्तित करके, A को मैट्रिक्स Z की e प्रतियों के प्रत्यक्ष योग के रूप में रखा जा सकता है और परिणामस्वरूप, n = 7e और perm(A) = 24<sup>इ</sup>.


स्थायी का उपयोग प्रतिबंधित (निषिद्ध) पदों के साथ क्रमपरिवर्तन की संख्या की गणना करने के लिए भी किया जा सकता है। मानक n-सेट {1, 2, ..., n} के लिए, मान लीजिए <math>A = (a_{ij})</math> (0, 1)-मैट्रिक्स बनें जहां <sub>''ij''</sub> = 1 यदि i → j को क्रमपरिवर्तन में अनुमति दी गई है और a<sub>''ij''</sub> = 0 अन्यथा. तब पर्म() एन-सेट के क्रमपरिवर्तन की संख्या के बराबर है जो सभी प्रतिबंधों को पूरा करता है।<ref name="Percus 1971 loc=p. 12"/>इसके दो प्रसिद्ध विशेष मामले विक्षोभ समस्या और मेनेज समस्या का समाधान हैं: बिना किसी निश्चित बिंदु (विक्षोभ) वाले एन-सेट के क्रमपरिवर्तन की संख्या दी गई है
:यदि A वर्ग Ω(''n'',''k'') में परिसंचरण आव्युह है तो यदि ''k > 3, perm(A) > |det (A)''| और यदि ''k = 3, perm(A)=|det (A)''| इसके अतिरिक्त , जब k = 3, पंक्तियों और स्तंभों को क्रमपरिवर्तित करके, A को आव्युह Z की e प्रतियों के प्रत्यक्ष योग के रूप में रखा जा सकता है और परिणामस्वरूप, ''n = 7e और perm(A) ='' 24<sup>e</sup>.
 
स्थायी का उपयोग प्रतिबंधित (निषिद्ध) पदों के साथ क्रमपरिवर्तन की संख्या की गणना करने के लिए भी किया जा सकता है। मानक n-समुच्चय {1, 2, ..., ''n''}, के लिए, मान लीजिए कि <math>A = (a_{ij})</math> (0, 1)-आव्युह है जहां ''a<sub>ij</sub>'' = 1 है यदि ''i'' ''j'' को क्रमपरिवर्तन में अनुमति है और ''a<sub>ij</sub>'' = 0 अन्यथा। तब पर्म(A) n-समुच्चय के क्रमपरिवर्तन की संख्या के समान है जो सभी प्रतिबंधों को पूर्ण करता है।<ref name="Percus 1971 loc=p. 12" /> इसके दो प्रसिद्ध विशेष स्तिथियो विक्षोभ समस्या और मेनेज समस्या का समाधान हैं: बिना किसी निश्चित बिंदु (विक्षोभ) वाले n-समुच्चय के क्रमपरिवर्तन की संख्या दी गई है


<math display="block">\operatorname{perm}(J - I) = \operatorname{perm}\left (\begin{matrix} 0 & 1 & 1 & \dots & 1 \\ 1 & 0 & 1 & \dots & 1 \\ 1 & 1 & 0 & \dots & 1 \\ \vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ 1 & 1 & 1 & \dots & 0 \end{matrix} \right) = n! \sum_{i=0}^n \frac{(-1)^i}{i!},</math>
<math display="block">\operatorname{perm}(J - I) = \operatorname{perm}\left (\begin{matrix} 0 & 1 & 1 & \dots & 1 \\ 1 & 0 & 1 & \dots & 1 \\ 1 & 1 & 0 & \dots & 1 \\ \vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ 1 & 1 & 1 & \dots & 0 \end{matrix} \right) = n! \sum_{i=0}^n \frac{(-1)^i}{i!},</math>
जहां J सभी 1 का मैट्रिक्स n×n है और I पहचान मैट्रिक्स है, और मेनेज संख्याएं इस प्रकार दी गई हैं
जहां J सभी 1 का आव्युह n×n है और I पहचान आव्युह है, और मेनेज संख्याएं इस प्रकार दी गई हैं


<math display="block">\begin{align}
<math display="block">\begin{align}
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& = \sum_{k=0}^n (-1)^k \frac{2n}{2n-k} {2n-k\choose k} (n-k)!,
& = \sum_{k=0}^n (-1)^k \frac{2n}{2n-k} {2n-k\choose k} (n-k)!,
\end{align}</math>
\end{align}</math>
जहां I' (0, 1)-स्थिति (i, i + 1) और (n, 1) में गैर-शून्य प्रविष्टियों वाला मैट्रिक्स है।
जहां I' (0, 1)-स्थिति (i, i + 1) और (n, 1) में गैर-शून्य प्रविष्टियों वाला आव्युह है।


===सीमा ===
===सीमा ===
ब्रेगमैन-मिन्क असमानता, 1963 में एच. मिन्क द्वारा अनुमानित<ref>{{citation|first=Henryk|last=Minc|title=Upper bounds for permanents of (0,1)-matrices|journal=Bulletin of the American Mathematical Society|volume=69|issue=6|year=1963|pages=789–791|doi=10.1090/s0002-9904-1963-11031-9|doi-access=free}}</ref> और लेव एम ब्रेगमैन|एल द्वारा सिद्ध किया गया। 1973 में एम. ब्रैगमैन,<ref>{{harvnb|van Lint|Wilson|2001|loc=p. 101}}</ref> n × n (0, 1)-मैट्रिक्स के स्थायी के लिए एक ऊपरी सीमा देता है। यदि A के पास r है<sub>''i''</sub> पंक्ति i में प्रत्येक 1 ≤ i ≤ n के लिए, असमानता बताती है कि
ब्रेगमैन-मिन्क असमानता, 1963 में H. मिन्क द्वारा अनुमानित<ref>{{citation|first=Henryk|last=Minc|title=Upper bounds for permanents of (0,1)-matrices|journal=Bulletin of the American Mathematical Society|volume=69|issue=6|year=1963|pages=789–791|doi=10.1090/s0002-9904-1963-11031-9|doi-access=free}}</ref> और लेव M ब्रेगमैन L द्वारा सिद्ध किया गया। 1973 में M. ब्रैगमैन,<ref>{{harvnb|van Lint|Wilson|2001|loc=p. 101}}</ref> n × n (0, 1)-आव्युह के स्थायी के लिए ऊपरी सीमा देता है। यदि A के पास r<sub>''i''</sub> है पंक्ति i में प्रत्येक 1 ≤ i ≤ n के लिए, असमानता बताती है कि
<math display="block">\operatorname{perm} A \leq \prod_{i=1}^n (r_i)!^{1/r_i}.</math>
<math display="block">\operatorname{perm} A \leq \prod_{i=1}^n (r_i)!^{1/r_i}.</math>


== वैन डेर वेर्डन का अनुमान ==
== वैन डेर वेर्डन का अनुमान ==
1926 में, [[बार्टेल लिएन्डर्ट वान डेर वेर्डन]] ने अनुमान लगाया कि सभी के बीच न्यूनतम स्थायी {{nowrap|''n'' &times; ''n''}} [[दोगुना स्टोकेस्टिक मैट्रिक्स]] n<nowiki>!</nowiki>/n है<sup>n</sup>, मैट्रिक्स द्वारा प्राप्त किया गया जिसके लिए सभी प्रविष्टियाँ 1/n के बराबर हैं।<ref>{{citation
चूंकि 1926 में, [[बार्टेल लिएन्डर्ट वान डेर वेर्डन]] ने अनुमान लगाया कि सभी के बीच न्यूनतम स्थायी {{nowrap|''n'' &times; ''n''}} [[दोगुना स्टोकेस्टिक मैट्रिक्स|दोगुना स्टोकेस्टिक आव्युह]] ''n''!/''n<sup>n</sup>'' है, आव्युह द्वारा प्राप्त किया गया जिसके लिए सभी प्रविष्टियाँ 1/n के समान हैं।<ref>{{citation
  | last = van der Waerden | first = B. L. | author-link = Bartel Leendert van der Waerden
  | last = van der Waerden | first = B. L. | author-link = Bartel Leendert van der Waerden
  | journal = Jber. Deutsch. Math.-Verein.
  | journal = Jber. Deutsch. Math.-Verein.
Line 130: Line 128:
  | title = Aufgabe 45
  | title = Aufgabe 45
  | volume = 35
  | volume = 35
  | year = 1926}}.</ref> इस अनुमान के प्रमाण 1980 में बी. गेयरस द्वारा प्रकाशित किए गए थे<ref>{{citation
  | year = 1926}}.</ref> इस अनुमान के प्रमाण 1980 में B. गेयरस द्वारा प्रकाशित किए गए थे<ref>{{citation
  | last = Gyires | first = B.
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  | issue = 3–4
  | issue = 3–4
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  | title = The common source of several inequalities concerning doubly stochastic matrices
  | title = The common source of several inequalities concerning doubly stochastic matrices
  | volume = 27
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  | year = 1980}}.</ref> और 1981 में जी. पी. एगोरीचेव द्वारा<ref>{{citation
  | year = 1980}}.</ref> और 1981 में G. P. एगोरीचेव द्वारा<ref>{{citation
  | last = Egoryčev | first = G. P.
  | last = Egoryčev | first = G. P.
  | language = ru
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Line 165: Line 163:
  | title = The solution of van der Waerden's problem for permanents