¿Cómo se prueba que det (A * B) = det (A) * det (B)?

Esto depende de cómo se defina el determinante. Realmente no existe una definición canónica, aunque, por supuesto, todas las definiciones son equivalentes entre sí.

Se puede adoptar un enfoque axiomático donde el determinante se define como un homomorfismo de un grupo matricial al grupo multiplicativo del campo subyacente (generalmente los números reales o complejos), y en ese caso esta identidad es parte de la definición.

También hay un enfoque interesante en el que uno puede tomar un operador lineal en un espacio vectorial [matemática] V [/ matemática] y extenderlo a un mapa lineal en el álgebra exterior de [matemática] V [/ matemática]. La potencia exterior superior es unidimensional y esta extensión se reduce a la multiplicación por una constante allí: esa constante es el determinante. Aquí se pueden derivar muchas propiedades, incluida la intuición de que el determinante es el factor por el cual el mapa escala los volúmenes orientados.

El enfoque más difícil con respecto a derivar esta identidad ocurre cuando se define el determinante computacionalmente o mediante permutaciones. No voy a reproducir la prueba aquí porque cualquier texto de álgebra lineal decente debería incluirla. También puede encontrarlo en línea, por ejemplo, aquí: Prueba de la regla determinante del producto combinatoriamente

Primero, demostremos que el hecho es válido para las matrices de triángulos superiores, es decir, matrices donde [math] a_ {ij} = 0, i> j [/ math].

  1. Si multiplica 2 de esas matrices, descubrirá que los elementos en la diagonal principal del producto son productos de los elementos en la diagonal principal de las matrices de origen.
  2. El determinante de dicha matriz es un producto de los elementos en la diagonal principal (solo use la fórmula de Laplace y siempre seleccione la primera fila).

Entonces, a partir de estos 2 hechos, nuestro teorema es válido para tales matrices.

Ahora introduzcamos 2 transformaciones que pueden expresarse mediante una multiplicación matricial y no cambien el determinante:

  1. Cambie 2 filas (o 2 columnas) y cambie el signo de los elementos de una de ellas.
  2. Agregue una fila (columna) multiplicada por algún número a otra fila (columna).

Ambas transformaciones se pueden expresar mediante multiplicación matricial.

Ahora haz lo siguiente. Usando las transformaciones de fila, haga que la matriz A sea un triángulo superior, por las transformaciones de columna haga B triángulo superior. Comprueba que al aplicarlos a AB también obtendrás una matriz de triángulo superior. Pero para las nuevas matrices nuestra fórmula es verdadera. Como no cambiamos el determinante usando nuestras transformaciones, la fórmula es verdadera para las matrices originales.

[math] f: B \ rightarrow det (A * B) [/ math] es una forma n-lineal alterna. Cada forma n-lineal alterna son proporcionales. Entonces f es proporcional a [matemática] det: B \ rightarrow det (B) [/ matemática].
Entonces hay [math] \ lambda [/ math] como [math] f = \ lambda * det [/ math].
[matemáticas] f (I) = det (A) [/ matemáticas] y [matemáticas] det (I) = 1 [/ matemáticas]. Por lo tanto, [matemática] \ lambda = det (A) [/ matemática] y [matemática] det (A * B) = det (A) det (B) [/ matemática]