Mathematik für Ökonomen II: Lineare Algebra by Prof. Dr. M. J. Beckmann, Prof. Dr. H. P. Künzi, Dr. R.

By Prof. Dr. M. J. Beckmann, Prof. Dr. H. P. Künzi, Dr. R. Landtwing (auth.)

Hiermit legen wir den zweiten Band der geplanten drei Teile der "Mathematik für Ökonomen" vor. Wie beim Band I über die research von Funktionen einer Veränderlichen haben wir eine auf die besonderen Bedürfnisse des Studiums der Wirtschaftswissen­ schaft und der Unternehmensforschung ausgerichtete Darstellung der linearen Algebra gewählt. Dabei haben wir uns bemüht, die mathematische Theorie mit Anwendungen aus diesen beiden Dis­ ziplinen zu verbinden. Beim vorliegenden Stoffgebiet ist es sinnvoll, zunächst in den Abschnitten 1-6 die Grundlagen zu schaffen und die Anwendungen in den Abschnitten 7-9 zusammenhängend zu bringen. Infolge der rasch fortschreitenden Entwicklung der mathe­ matischen Wirtschaftswissenschaft und der Unternehmensfor­ schung können wir keinen Anspruch auf Vollständigkeit der typi­ schen Modelle erheben, haben aber auf die Auswahl der Beispiele besondere Sorgfalt verwendet. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Ausführungen über die lineare Algebra vor die Behandlung der Funktionen mit mehre­ ren Veränderlichen zu stellen, für die nun der Band III vorgesehen ist. Zum Studium dieses Bandes sind aber keine Kenntnisse der Differential- und Integralrechnung notwendig. Der Inhalt des vorliegenden Bandes beruht auf Aufzeichnungen von Vorlesungen, die H.P. KÜNZI während mehrerer Jahre an der Universität Zürich gehalten hat. Die Abschnitte mit den ökono­ mischen Anwendungen stammen zum großen Teil aus Kursen von M. BEcKMANN, die an der Brown collage, der Universität Bonn und der Technischen Universität München veranstaltet wurden. Die eigentliche Ausarbeitung des Textes, die zahlreichen Ergän­ zungen und die geschicktere Anordnung des Stoffes hat Herr Dr.

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Représentations linéaires des groupes finis

Creation du livre par l’auteur :

    Ce livre est shapeé de trois events, de niveaux et de buts assez différents :

    La première partie a été écrite à l’usage des chimistes théoriciens. Elle reveal l. a. correspondance, due à Frobenius, entre représentations linéaires et caractères. Il s’agit de résultats fondamentaux, d’usage consistent aussi bien en mathématique qu’en chimie quantique, ou en body. J’ai essayé d’en donner des démonstrations aussi élémentaires que attainable, n’utilisant que l. a. définition même d’un groupe et les rudiments de l’algèbre linéaire. Les exemples (§ 5) ont été choisis parmi ceux qui sont utiles aux chimistes.

    La deuxième partie est un cours donné en 1966 aux élèves de seconde année de l’École Normale. Elle complète los angeles première sur les issues suivants :
a) Degrés des représentations et propriétés d’intégralité des caractères (§ 6).
b) Représentations induites, théorèmes d’Artin et de Brauer, et applications (§§ 7 à 11).
c) Questions de rationalité (§§ 12 et 13).
    Les moyens utilisés sont ceux de l’algèbre linéaire (en un sens plus huge que pour l. a. première partie) : algèbres de groupes, modules, produits tensoriels non commutatifs, algèbres semi-simples.

    La troisième partie est une advent à l. a. théorie de Brauer : passage de l. a. caractéristique zero à los angeles caractéristique p (et inversement). J’ai utilisé librement le langage des catégories abéliennes (modules projectifs, groupes de Grothendieck), bien adapté à ce style de question.
    Les principaux résultats sont :
a) Le fait que l’homomorphisme de décomposition est surjectif : toute représentation irréductible de caractéristique p peut être relevée « virtuellement » (i. e. dans un groupe de Grothendieck convenable) en caractéristique 0.
b) Le théorème de Fong-Swan permettant de supprimer le mot « virtuellement » de l’énoncé précédent, pourvu que le groupe considéré soit
p-résoluble.
    J’ai également donné quelques functions aux représentations d’Artin.

===== desk des matières =====

Introduction

I. Représentations et caractères

    § 1. Généralités sur les représentations linéaires
        1. 1. Définitions
        1. 2. Premiers exemples
        1. three. Sous-représentations
        1. four. Représentations irréductibles
        1. five. Produit tensoriel de deux représentations

    § 2. Théorie des caractères
        2. 1. Le caractère d’une représentation
        2. 2. Le lemme de Schur; premières applications
        2. three. Les relatives d’orthogonalité des caractères
        2. four. Décomposition de los angeles représentation régulière
        2. five. Nombre des représentations irréductibles
        2. 6. l. a. décomposition canonique d’une représentation
        2. 7. Décomposition explicite d’une représentation

    § 3. Sous-groupes, produits, représentations induites
        3. 1. Sous-groupes commutatifs
        3. 2. Produit de deux groupes
        3. three. Représentations induites

    § 4. Extension aux groupes compacts
        4. 1. Groupes compacts
        4. 2. Mesure invariante sur un groupe compact
        4. three. Représentations linéaires des groupes compacts

    § 5. Exemples
        5. 1. Le groupe cyclique C_n
        5. 2. Le groupe C_∞
        5. three. Le groupe diédral D_n
        5. four. Le groupe D_nh
        5. five. Le groupe D_∞
        5. 6. Le groupe D_∞h
        5. 7. Le groupe alterné A₄
        5. eight. Le groupe symétrique S₄
        5. nine. Le groupe du cube

    Bibliographie (Partie I)

II. Représentations en caractéristique zéro

    § 6. L’algèbre du groupe
        6. 1. Représentations et modules
        6. 2. Décomposition de C[G]
        6. three. Le centre de C[G]
        6. four. Rappels sur les entiers
        6. five. Propriétés d’intégralité des caractères. Applications

    § 7. Représentations induites; critère de Mackey
        7. 1. Rappels
        7. 2. Caractère d’une représentation induite; formule de réciprocité
        7. three. limit aux sous-groupes
        7. four. Critère d’irréductibilité de Mackey

    § 8. Exemples de représentations induites
        8. 1. Sous-groupes distingués; purposes aux degrés des représentations irréductibles
        8. 2. Produits semi-directs par un groupe commutatif
        8. three. Rappels sur certaines periods de groupes finis
        8. four. Théorème de Sylow
        8. five. Représentations linéaires des groupes hyper-résolubles

    § 9. Théorème d’Artin
        9. 1. L’anneau R(G)
        9. 2. Énoncé du théorème d’Artin
        9. three. Première démonstration
        9. four. Deuxième démonstration de i) ⇒ ii)

    § 10. Théorème de Brauer
        10. 1. Éléments p-adiques; sous-groupes p-élémentaires
        10. 2. Caractères induits provenant des sous-groupes p-élémentaires
        10. three. building de caractères
        10. four. Démonstration des théorèmes 18 et 18'
        10. five. Théorème de Brauer

    § 11. functions du théorème de Brauer
        11. 1. Caractérisations des caractères
        11. 2. Un théorème de Frobenius
        11. three. Réciproque du théorème de Brauer
        11. four. Spectre de A ⨂ R(G)

    § 12. Questions de rationalité
        12. 1. Les anneaux de R_K(G) et \\bar{R}_K(G)
        12. 2. Indices de Schur
        12. three. Réalisabilité sur les corps cyclotomiques
        12. four. Rang du groupe R_K(G)
        12. five. Généralisation du théorème d’Artin
        12. 6. Généralisation du théorème de Brauer
        12. 7. Démonstration du théorème 28

    § 13. Questions de rationalité : exemples
        13. 1. Le cas du corps des nombres rationnels
        13. 2. Le cas du corps des nombres réels

    Bibliographie (Partie II)

III. advent à los angeles théorie de Brauer

    § 14. Les groupes R_K(G), R_k(G) et P_k(G)
        14. 1. Les anneaux R_K(G) et R_k(G)
        14. 2. Les groupes P_k(G) et P_A(G)
        14. three. constitution de P_k(G)
        14. four. constitution de P_A(G)
        14. five. Dualités
        14. 6. Extension des scalaires

    § 15. Le triangle cde
        15. 1. Définition de c : P_k(G) → R_k(G)
        15. 2. Définition de d : R_K(G) → R_k(G)
        15. three. Définition de e : P_k(G) → R_K(G)
        15. four. Premières propriétés du triangle cde
        15. five. Exemple : le cas des p'-groupes
        15. 6. Exemple : le cas des p-groupes
        15. 7. Exemple : produits de p'-groupes et de p-groupes

    § 16. Théorèmes
        16. 1. Propriétés du triangle cde
        16. 2. Caractérisation de l’image de e
        16. three. Caractérisation des A[G]-modules projectifs par leur caractère
        16. four. Exemples de A[G]-modules projectifs : représentations irréductibles de défaut nul

    § 17. Démonstrations
        17. 1. Changement de groupe
        17. 2. Le théorème de Brauer dans le cas modulaire
        17. three. Démonstration du théorème 33
        17. four. Démonstration du théorème 35
        17. five. Démonstration du théorème 37
        17. 6. Démonstration du théorème 38

    § 18. Caractères modulaires
        18. 1. Le caractère modulaire d’une représentation
        18. 2. Indépendance des caractères modulaires
        18. three. Traductions
        18. four. Une part de d
        18. five. Exemple : caractères modulaires du groupe symétrique S₄
        18. 6. Exemple : caractères modulaires du groupe alterné A₄

    § 19. program aux représentations d’Artin
        19. 1. Représentations d’Artin et de Swan
        19. 2. Rationalité des représentations d’Artin et de Swan
        19. three. Un invariant

    Annexe

    Bibliographie (Partie III)

Index des notations
Index terminologique

Additional resources for Mathematik für Ökonomen II: Lineare Algebra

Example text

H. x= (a~I ... a~n) (~I) = + amix i + (a;IXI amI amn x" Für die Transponierten gilt entsprechend: y'=(A·x),= x' A'. Das skalare Produkt zweier n- Vektoren kann als Spezialfall der Matrixmultiplikation angesehen werden. e) Dyadisches Produkt Multipliziert man zwei n-Vektoren a und b in der Weise, daß a als (n x 1)-Matrix und b als (1 x n)-Matrix betrachtet wird, so erhält man nach Definition 3, ,_(~I) _(~I l . ~I b bn) : (bi' ... , bJ - : :' an anb l anb n eine (n x n)-Matrix und nennt sie das dyadische Produkt.

Ami ±bml am2 ±bm2 aln±bln) a fn ±b2n . amn ±bmn Die Addition und Subtraktion zweier Matrizen ist also nur für solche Matrizen definiert, die beide gleichviele Zeilen und Spalten aufweisen. Zusammen mit der Transpositionsregel ergibt sich die folgende Eigenschaft : (A +B)'= A' +B' oder allgemein (A +B+ ... +H)'=A' +B' + ... +H' . Beispiel: 7 B= ( ~ A+B= 1) (104 2; 7 13 -11~ ; (-4 3) A-B= -~ -~ . Aus den Definitionen 1 und 2 ergeben sich die folgenden Regeln : A+B=B+A A +(B+C) = (A +B)+C Je(JlA) = (Je.

Ami ±bml am2 ±bm2 aln±bln) a fn ±b2n . amn ±bmn Die Addition und Subtraktion zweier Matrizen ist also nur für solche Matrizen definiert, die beide gleichviele Zeilen und Spalten aufweisen. Zusammen mit der Transpositionsregel ergibt sich die folgende Eigenschaft : (A +B)'= A' +B' oder allgemein (A +B+ ... +H)'=A' +B' + ... +H' . Beispiel: 7 B= ( ~ A+B= 1) (104 2; 7 13 -11~ ; (-4 3) A-B= -~ -~ . Aus den Definitionen 1 und 2 ergeben sich die folgenden Regeln : A+B=B+A A +(B+C) = (A +B)+C Je(JlA) = (Je.

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