home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #30 / NN_1992_30.iso / spool / sci / math / 17213 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-12-21  |  2.3 KB

  1. Path: sparky!uunet!cs.utexas.edu!swrinde!gatech!concert!duke!news.duke.edu!math.duke.edu!dkrain
  2. From: dkrain@math.duke.edu (David Kraines)
  3. Newsgroups: sci.math
  4. Subject: Re: 1992 Putnam problems and unofficial solutions
  5. Summary: Explicit solution
  6. Message-ID: <8159@news.duke.edu>
  7. Date: 19 Dec 92 18:21:13 GMT
  8. References: <1g0bmsINNh22@agate.berkeley.edu> <a_rubin.723836042@dn66> <1992Dec18.142423.18674@husc3.harvard.edu>
  9. Sender: news@news.duke.edu
  10. Lines: 41
  11. Nntp-Posting-Host: cauchy.math.duke.edu
  12.  
  13. In article <1992Dec18.142423.18674@husc3.harvard.edu>, elkies@ramanujan.harvard.edu (Noam Elkies) writes:
  14. > In article <a_rubin.723836042@dn66>
  15. > a_rubin@dsg4.dse.beckman.com (Arthur Rubin) writes:
  16. > ">Problem B6
  17. > "
  18. > ">Let M be a set of real n by n matrices such that
  19. > ">(i) I \in M, where I is the n by n identity matrix;
  20. > ">(ii) if A \in M and B \in M, then either AB \in M or -AB \in M, but not both;
  21. > ">(iii) if A \in M and B \in M, then either AB = BA or AB = -BA;
  22. > ">(iv) if A \in M and A \noteq I, there is at least one B \in M such that
  23. > "
  24. > "But can it actually contain n^2 matrices?
  25. > "
  26. > Yes it can: let n be a power of 2; let G be the extraspecial group of
  27. > order 2n^2 which has a *real* (even rational) n-dimensional representation
  28. > --Noam D. Elkies (elkies@zariski.harvard.edu)
  29. >   Dept. of Mathematics, Harvard University
  30.  
  31. One can easily construct an explicit set of matrices M for n = 2^k as
  32. follows:
  33.  
  34. For n=2, let I=[1 0;0 1], A=[1 0;0 -1], B=[0 1;1 0], and C=[0 -1;1 0]
  35. Observe that  AB=-BA=-C, AC=-CA=-B, BC=-CB=-A, and the square of each
  36. is +-I.  Thus these 2^2 matrices satify the conditions.  
  37.  
  38. Inductively build up matrices of order 2^k by taking block matrices
  39. of the above type with entries like the above.
  40. For example for n = 4, consider matrices such as A(B)=[B 0;0 -B].
  41. Only the notational problems prevent me from giving the general terms.
  42. It is trivial to show that this gives a system closed under the
  43. operations.  For example  A(B)*C(A) =-B(C).
  44.  
  45. As noted in previous solutions, one can show that if A in M then
  46. A^2 = +-I.  In particular all matrices in M are non singular. For
  47. n odd, AB=-BA implies det(A)det(B)=-det(B)det(A) so A or B must
  48. be singular.  Thus no nontrivial system exists for n odd.  A slightly
  49. more subtle argument shows that the max n^2 can be realized only
  50. for 2=2^k.
  51.  
  52. David Kraines, Duke University, dkrain@math.duke.edu  
  53.