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Inicio · Parte 05 — Álgebra lineal I: vectores y matrices

117 — Determinantes

intermedio clase 17 de 20 4 horas demostración determinants

El determinante mide cuánto escala el volumen la transformación; cero significa que la aplasta.

Fórmulas

det(AB) = det(A)·det(B)
det(A) = 0 ⟺ A es singular
|det| = factor de escalado del volumen

Desarrollo

El determinante tiene una definición algebraica engorrosa y una interpretación geométrica limpia: es el factor —con signo— por el que la transformación multiplica el volumen. En 2D es el área del paralelogramo de las columnas; en 3D, el volumen del paralelepípedo; en n dimensiones, el volumen n-dimensional.

Desde esa lectura, las propiedades se vuelven evidentes. det(AB) = det(A)det(B) porque aplicar dos transformaciones escala el volumen por el producto de sus factores. Un determinante nulo significa que la transformación aplasta el espacio en una dimensión menor, y por eso no es invertible: no se puede recuperar volumen de algo aplastado. Un determinante negativo indica inversión de orientación.

Computacionalmente, el determinante no es un buen indicador de singularidad. Escalar una matriz por 0.1 divide su determinante por 10ⁿ, así que un determinante minúsculo puede corresponder a una matriz perfectamente bien condicionada. El indicador correcto es el número de condición, cociente entre el mayor y el menor valor singular (clase 132).

Donde el determinante sí es imprescindible es en el cambio de variable: al transformar una densidad de probabilidad, el jacobiano corrige el factor de volumen. Sin esa corrección, la densidad transformada no integraría a 1. Esa es la base de los normalizing flows.

Ejemplo trabajado

Determinante de tres transformaciones.

A = [[2,0],[0,3]]   diagonal
  det = 6  →  escala las áreas por 6

B = [[1,2],[2,4]]   fila2 = 2·fila1
  det = 0  →  singular, aplasta el plano en una recta

F = [[0,1],[1,0]]   reflexión
  det = −1 →  conserva el área, invierte la orientación

Producto: det(A·M) = det(A)·det(M)      ✓ verificado

Qué calcula el laboratorio

El determinante mide el escalado de volumen y detecta singularidad.

python classes/part-05-algebra-lineal-i-vectores-y-matrices/117-determinantes/lab.py
compmath run 117

Salidas del laboratorio (8)

Muestra de la ejecución real

{
  "A_diagonal": [
    [
      2.0,
      0.0
    ],
    [
      0.0,
      3.0
    ]
  ],
  "det_A": 6.0,
  "escala_areas_por": 6.0,
  "B_singular": [
    [
      1.0,
      2.0
    ],
    [
      2.0,
      4.0
    ]
  ],
  "det_B": 0.0,
  "B_es_singular": true
}

Errores comunes

Dónde se usa

Cambio de variable en integrales y en densidades, normalizing flows, detección de degeneración geométrica y cálculo de volúmenes.

Idea rectora de la parte

El rango es la dimensión real de la salida, no el tamaño de la tabla.

Error a evitar

Confundir dimensión del espacio con número de vectores.

Conexión con IA

Cada capa densa es un producto matriz-vector. Los embeddings viven en subespacios y la similitud entre ellos es producto punto normalizado.

Bibliografía de la clase

Archivos de la clase