Preprint
Article

Some 3D-Determinant Properties for Calculating of Cubic-Matrix of Order 2 and Order 3

Altmetrics

Downloads

107

Views

29

Comments

0

A peer-reviewed article of this preprint also exists.

This version is not peer-reviewed

Submitted:

09 July 2023

Posted:

12 July 2023

You are already at the latest version

Alerts
Abstract
In this paper we have studied some properties for determinant-calculating for cubic-matrix of order 2 and order 3. These properties are analogous to some properties for determinants of square matrix we have proved and noted that these properties also are applicable (or not in some details) on this concept for cubic-matrix of orders 2 and 3. All results in this paper, are presented in detail during the theorem proofs.
Keywords: 
Subject: Computer Science and Mathematics  -   Computational Mathematics

MSC:  15-XX; 15Axx; 15A15; 11Cxx; 65Fxx; 11C20; 65F40

1. Introduction

In this paper we prove some properties for determinant of cubic-matrix of order 2 and order 3. In the paper [2], we have defined the concept of determinant for cubic-matrix of order 2 and order 3, and we have prove some basic properties for calculating this determinants. This idea for developing this concept, it came simply from the determinant of 2D square matrices [19,20,21,24,25,26,29], as well as determinant of rectangular matrices [3,15,16,17,18,30,31,32,33]. In paper [1] we have prove that the Laplace expansion method is valid for calculating the determinant of cubic-matrix for orders 2 and 3. Encouraged by geometric intuition, in this paper we are trying to give an idea and visualize the meaning of the determinants for the cubic-matrix. Our early research mainly lies between geometry, algebra, matrix theory, etc., (see [4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14]).
This paper is continuation of the ideas that arise based on previous researches of 3D matrix ring with element from any whatever field F see [22], but here we study the case when the field F is the field of real numbers R also is continuation of our research [1,2] related to the study of the properties of determinants for cubic-matrix of order 2 and 3. In this paper we follow a different method from method which is studied in [23].

2. Results for more properties of determinants of cubic-matrix of order 2 and order 3

In this section, all proofs of our theorems are based on the definition of determinant for cubic-matrix of orders 2 and 3, presented in the papers [2] and [1], and results obtained in these papers.
The proofs of the following Theorems are too loaded with indices to calculate, and we are trying to make them a little simpler by separating them case by case, to avoid the difficulty of calculations!
Theorem 1.
Let’s be A and B 3D-cubic matrix with same order (second and third order matrices), then we have that:
det ( A + B ) = det ( A ) + det ( B )
Proof. 
Case 1. The cubic-matrix A of order 2, (and B has order 2), we will proof the case 1 for each "horizontal layer", "vertical page" and "vertical layer", as following:
1. For plan i = 1 : Let A and B be cubic-matrix of order 2, where all elements on the plan i = 1 are identical in both matrices, then based on definition of determinant of cubic-matrix presented in [2] and [1] we have:
det [ A 2 × 2 × 2 ] + det [ B 2 × 2 × 2 ] = det a 111 a 121 a 211 a 221 a 112 a 122 a 212 a 222 + det a 111 a 121 b 211 b 221 a 112 a 122 b 212 b 222
= a 111 · a 222 a 112 · a 221 a 121 · a 212 + a 122 · a 211 + a 111 · b 222 a 112 · b 221 a 121 · b 212 + a 122 · b 211
while,
det [ A 2 × 2 × 2 + B 2 × 2 × 2 ] = det a 111 a 121 a 211 + b 211 a 221 + b 221 a 112 a 122 a 212 + b 212 a 222 + b 222
= a 111 · ( a 222 + b 222 ) a 112 · ( a 221 + b 221 ) a 121 · ( a 212 + b 212 ) + a 122 · ( a 211 + b 211 )
= a 111 · a 222 + a 111 · b 222 a 112 · a 221 a 112 · b 221 a 121 · a 212 a 121 · b 212 + a 122 · a 211 + a 122 · b 211
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases. Similarly we will proof for all other cases.
2. For plan i = 2 : Let A and B be cubic-matrices of order 2, where all elements on the plan i = 2 are identical in both matrices, then we have:
det [ A 2 × 2 × 2 ] + det [ B 2 × 2 × 2 ] = det a 111 a 121 a 211 a 221 a 112 a 122 a 212 a 222 + det b 111 b 121 a 211 a 221 b 112 b 122 a 212 a 222
= a 111 · a 222 a 112 · a 221 a 121 · a 212 + a 122 · a 211 + b 111 · a 222 b 112 · a 221 b 121 · a 212 + b 122 · a 211
while,
det [ A 2 × 2 × 2 + B 2 × 2 × 2 ] = det a 111 + b 111 a 121 + b 121 a 211 a 221 a 112 + b 112 a 122 + b 122 a 212 a 222
= ( a 111 + b 111 ) · a 222 ( a 112 + b 112 ) · a 221 ( a 121 + b 121 ) · a 212 + ( a 122 + b 122 ) · a 211
= a 111 · a 222 + b 111 · a 222 a 112 · a 221 b 112 · a 221 a 121 · a 212 b 121 · a 212 + a 122 · a 211 + b 122 · a 211
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
3. For plan j = 1 : Let A and B be cubic-matrices of order 2, where all elements on the plan j = 1 are identical in both matrices, then we have:
det [ A 2 × 2 × 2 ] + det [ B 2 × 2 × 2 ] = det a 111 a 121 a 211 a 221 a 112 a 122 a 212 a 222 + det a 111 b 121 a 211 b 221 a 112 b 122 a 212 b 222
= a 111 · a 222 a 112 · a 221 a 121 · a 212 + a 122 · a 211 + a 111 · b 222 a 112 · b 221 b 121 · a 212 + b 122 · a 211
while,
det [ A 2 × 2 × 2 + B 2 × 2 × 2 ] = det a 111 a 121 + b 121 a 211 a 221 + b 221 a 112 a 122 + b 122 a 212 a 222 + b 222
= a 111 · ( a 222 + b 222 ) a 112 · ( a 221 + b 221 ) ( a 121 + b 121 ) · a 212 + ( a 122 + b 122 ) · a 211
= a 111 · a 222 + a 111 · b 222 a 112 · a 221 a 112 · b 221 a 121 · a 212 b 121 · a 212 + a 122 · a 211 + b 122 · a 211 .
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
4. For plan j = 2 : Let A and B be cubic-matrices of order 2, where all elements on the plan j = 2 are identical in both matrices, then we have:
det [ A 2 × 2 × 2 ] + det [ B 2 × 2 × 2 ] = det a 111 a 121 a 211 a 221 a 112 a 122 a 212 a 222 + det b 111 a 121 b 211 a 221 b 112 a 122 b 212 a 222
= a 111 · a 222 a 112 · a 221 a 121 · a 212 + a 122 · a 211 + b 111 · a 222 b 112 · a 221 a 121 · b 212 + a 122 · b 211
while,
det [ A 2 × 2 × 2 + B 2 × 2 × 2 ] = det a 111 + b 111 a 121 a 211 + b 211 a 221 a 112 + b 112 a 122 a 212 + b 212 a 222
= ( a 111 + b 111 ) · a 222 ( a 112 + b 112 ) · a 221 a 121 · ( a 212 + b 212 ) + a 122 · ( a 211 + b 211 )
= a 111 · a 222 + b 111 · a 222 a 112 · a 221 b 112 · a 221 a 121 · a 212 a 121 · b 212 + a 122 · a 211 + a 122 · b 211
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
5. For plan k = 1 : Let A and B be cubic-matrices of order 2, where all elements on the plan k = 1 are identical in both matrices, then we have:
det [ A 2 × 2 × 2 ] + det [ B 2 × 2 × 2 ] = det a 111 a 121 a 211 a 221 a 112 a 122 a 212 a 222 + det a 111 a 121 a 211 a 221 b 112 b 122 b 212 b 222
= a 111 · a 222 a 112 · a 221 a 121 · a 212 + a 122 · a 211 + a 111 · b 222 b 112 · a 221 a 121 · b 212 + b 122 · a 211
while,
det [ A 2 × 2 × 2 + B 2 × 2 × 2 ] = det a 111 a 121 a 211 a 221 a 112 + b 112 a 122 + b 122 a 212 + b 212 a 222 + b 222
= a 111 · ( a 222 + b 222 ) ( a 112 + b 112 ) · a 221 a 121 · ( a 212 + b 212 ) + ( a 122 + b 122 ) · a 211
= a 111 · a 222 + a 111 · b 222 a 112 · a 221 b 112 · a 221 a 121 · a 212 a 121 · b 212 + a 122 · a 211 + b 122 · a 211
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
6. For plan k = 2 : Let A and B be cubic-matrices of order 2, where all elements on the plan k = 2 are identical in both matrices, then we have:
det [ A 2 × 2 × 2 ] + det [ B 2 × 2 × 2 ] = det a 111 a 121 a 211 a 221 a 112 a 122 a 212 a 222 + det b 111 b 121 b 211 b 221 a 112 a 122 a 212 a 222
= a 111 · a 222 a 112 · a 221 a 121 · a 212 + a 122 · a 211 + b 111 · a 222 a 112 · b 221 b 121 · a 212 + a 122 · b 211
while,
det [ A 2 × 2 × 2 + B 2 × 2 × 2 ] = det a 111 + b 111 a 121 + b 121 a 211 + b 211 a 221 + b 221 a 112 a 122 a 212 a 222
= ( a 111 + b 111 ) · a 222 a 112 · ( a 221 + b 221 ) ( a 121 + b 121 ) · a 212 + a 122 · ( a 211 + b 211 )
= a 111 · a 222 + b 111 · a 222 a 112 · a 221 a 112 · b 221 a 121 · a 212 b 121 · a 212 + a 122 · a 211 + a 122 · b 211
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
Case 2. The cubic-matrix A of order 3, (and B has order 3), we will proof the case 1 for each "horizontal layer", "vertical page" and "vertical layer", as following:
1. For plan i = 1 : Let A and B be cubic-matrices of order 3, where all elements on the plan i = 1 and i = 2 are identical in both matrices, then we have:
det [ A 3 × 3 × 3 ] + det [ B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
+ det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 b 311 b 321 b 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 b 312 b 322 b 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 b 313 b 323 b 333
= { a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333
+ a 112 · a 223 · a 331 + a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331
a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321 a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313
a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331 a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311
a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311 + a 131 · a 212 · a 323
a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 311 a 133 · a 221 · a 312
+ a 133 · a 222 · a 311 } + { a 111 · a 222 · b 333 a 111 · a 232 · b 323 a 111 · a 223 · b 332 + a 111 · a 233 · b 322
a 112 · a 221 · b 333 + a 112 · a 223 · b 331 + a 112 · a 231 · b 323 a 112 · a 233 · b 321 + a 113 · a 221 · b 332
a 113 · a 222 · b 331 a 113 · a 231 · b 322 + a 113 · a 232 · b 321 a 121 · a 212 · b 333 + a 121 · a 213 · b 332
+ a 121 · a 232 · b 313 a 121 · a 233 · b 312 + a 122 · a 211 · b 333 a 122 · a 213 · b 331 a 122 · a 231 · b 313
+ a 122 · a 233 · b 311 a 123 · a 211 · b 332 + a 123 · a 212 · b 331 + a 123 · a 231 · b 312 a 123 · a 232 · b 311
+ a 131 · a 212 · b 323 a 131 · a 213 · b 322 a 131 · a 222 · b 313 + a 131 · a 223 · b 312 a 132 · a 211 · b 323
+ a 132 · a 213 · b 321 + a 132 · a 221 · b 313 a 132 · a 223 · b 311 + a 133 · a 211 · b 322 a 133 · a 212 · b 311
a 133 · a 221 · b 312 + a 133 · a 222 · b 311 }
while,
det [ A 3 × 3 × 3 + B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 + b 311 a 321 + b 321 a 331 + b 331
a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 + b 312 a 322 + b 322 a 332 + b 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 + b 313 a 323 + b 323 a 333 + b 333
= a 111 · a 222 · ( a 333 + b 333 ) a 111 · a 232 · ( a 323 + b 323 ) a 111 · a 223 · ( a 332 + b 332 ) + a 111 · a 233 · ( a 322 + b 322 )
a 112 · a 221 · ( a 333 + b 333 ) + a 112 · a 223 · ( a 331 + b 331 ) + a 112 · a 231 · ( a 323 + b 323 ) a 112 · a 233 · ( a 321 + b 321 )
+ a 113 · a 221 · ( a 332 + b 332 ) a 113 · a 222 · ( a 331 + b 331 ) a 113 · a 231 · ( a 322 + b 322 ) + a 113 · a 232 · ( a 321 + b 321 )
a 121 · a 212 · ( a 333 + b 333 ) + a 121 · a 213 · ( a 332 + b 332 ) + a 121 · a 232 · ( a 313 + b 313 ) a 121 · a 233 · ( a 312 + b 312 )
+ a 122 · a 211 · ( a 333 + b 333 ) a 122 · a 213 · ( a 331 + b 331 ) a 122 · a 231 · ( a 313 + b 313 ) + a 122 · a 233 · ( a 311 + b 311 )
a 123 · a 211 · ( a 332 + b 332 ) + a 123 · a 212 · ( a 331 + b 331 ) + a 123 · a 231 · ( a 312 + b 312 ) a 123 · a 232 · ( a 311 + b 311 )
+ a 131 · a 212 · ( a 323 + b 323 ) a 131 · a 213 · ( a 322 + b 322 ) a 131 · a 222 · ( a 313 + b 313 ) + a 131 · a 223 · ( a 312 + b 312 )
a 132 · a 211 · ( a 323 + b 323 ) + a 132 · a 213 · ( a 321 + b 321 ) + a 132 · a 221 · ( a 313 + b 313 ) a 132 · a 223 · ( a 311 + b 311 )
+ a 133 · a 211 · ( a 322 + b 322 ) a 133 · a 212 · ( a 311 + b 311 ) a 133 · a 221 · ( a 312 + b 312 ) + a 133 · a 222 · ( a 311 + b 311 ) .
Hence,
det [ A 3 × 3 × 3 + B 3 × 3 × 3 ] = a 111 · a 222 · a 333 + a 111 · a 222 · b 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 232 · b 323
a 111 · a 223 · a 332 a 111 · a 223 · b 332 + a 111 · a 233 · a 322 + a 111 · a 233 · b 322 a 112 · a 221 · a 333
a 112 · a 221 · b 333 + a 112 · a 223 · a 331 + a 112 · a 223 · b 331 + a 112 · a 231 · a 323 + a 112 · a 231 · b 323
a 112 · a 233 · a 321 a 112 · a 233 · b 321 + a 113 · a 221 · a 332 + a 113 · a 221 · b 332 a 113 · a 222 · a 331
a 113 · a 222 · b 331 a 113 · a 231 · a 322 a 113 · a 231 · b 322 + a 113 · a 232 · a 321 + a 113 · a 232 · b 321
a 121 · a 212 · a 333 a 121 · a 212 · b 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 213 · b 332 + a 121 · a 232 · a 313
+ a 121 · a 232 · b 313 a 121 · a 233 · a 312 a 121 · a 233 · b 312 + a 122 · a 211 · a 333 + a 122 · a 211 · b 333
a 122 · a 213 · a 331 a 122 · a 213 · b 331 a 122 · a 231 · a 313 a 122 · a 231 · b 313 + a 122 · a 233 · a 311
+ a 122 · a 233 · b 311 a 123 · a 211 · a 332 a 123 · a 211 · b 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 212 · b 331
+ a 123 · a 231 · a 312 + a 123 · a 231 · b 312 a 123 · a 232 · a 311 a 123 · a 232 · b 311 + a 131 · a 212 · a 323
+ a 131 · a 212 · b 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 213 · b 322 a 131 · a 222 · a 313 a 131 · a 222 · b 313
+ a 131 · a 223 · a 312 + a 131 · a 223 · b 312 a 132 · a 211 · a 323 a 132 · a 211 · b 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 213 · b 321 + a 132 · a 221 · a 313 + a 132 · a 221 · b 313 a 132 · a 223 · a 311 a 132 · a 223 · b 311
+ a 133 · a 211 · a 322 + a 133 · a 211 · b 322 a 133 · a 212 · a 311 a 133 · a 212 · b 311 a 133 · a 221 · a 312
a 133 · a 221 · b 312 + a 133 · a 222 · a 311 + a 133 · a 222 · b 311 .
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
2. For plan i = 2 : Let A and B be cubic-matrices of order 3, where all elements on the plan i = 1 and i = 3 are identical in both matrices, then we have:
det [ A 3 × 3 × 3 ] + det [ B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
+ det a 111 a 121 a 131 b 211 b 221 b 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 b 212 b 222 b 232 a 312 a 322 a 332 a 113 a 123 a 133 b 213 b 223 b 233 a 313 a 323 a 333
= { a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333
+ a 112 · a 223 · a 331 + a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331
a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321 a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313
a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331 a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311
a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311 + a 131 · a 212 · a 323
a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 311 a 133 · a 221 · a 312
+ a 133 · a 222 · a 311 } + { a 111 · b 222 · a 333 a 111 · b 232 · a 323 a 111 · b 223 · a 332 + a 111 · b 233 · a 322
a 112 · b 221 · a 333 + a 112 · b 223 · a 331 + a 112 · b 231 · a 323 a 112 · b 233 · a 321 + a 113 · b 221 · a 332
a 113 · b 222 · a 331 a 113 · b 231 · a 322 + a 113 · b 232 · a 321 a 121 · b 212 · a 333 + a 121 · b 213 · a 332
+ a 121 · b 232 · a 313 a 121 · b 233 · a 312 + a 122 · b 211 · a 333 a 122 · b 213 · a 331 a 122 · b 231 · a 313
+ a 122 · b 233 · a 311 a 123 · b 211 · a 332 + a 123 · b 212 · a 331 + a 123 · b 231 · a 312 a 123 · b 232 · a 311
+ a 131 · b 212 · a 323 a 131 · b 213 · a 322 a 131 · b 222 · a 313 + a 131 · b 223 · a 312 a 132 · b 211 · a 323
+ a 132 · b 213 · a 321 + a 132 · b 221 · a 313 a 132 · b 223 · a 311 + a 133 · b 211 · a 322 a 133 · b 212 · a 311
a 133 · b 221 · a 312 + a 133 · b 222 · a 311 }
while,
det [ A 3 × 3 × 3 + B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 + b 211 a 221 + b 221 a 231 + b 231 a 311 a 321 a 331
a 112 a 122 a 132 a 212 + b 212 a 222 + b 222 a 232 + b 232 a 312 a 322 a 332 a 113 a 123 a 133 a 213 + b 213 a 223 + b 223 a 233 + b 233 a 313 a 323 a 333
= a 111 · ( a 222 + b 222 ) · a 333 a 111 · ( a 232 + b 232 ) · a 323 a 111 · ( a 223 + b 223 ) · a 332 + a 111 · ( a 233 + b 233 ) · a 322
a 112 · ( a 221 + b 221 ) · a 333 + a 112 · ( a 223 + b 223 ) · a 331 + a 112 · ( a 231 + b 231 ) · a 323 a 112 · ( a 233 + b 233 ) · a 321
+ a 113 · ( a 221 + b 221 ) · a 332 a 113 · ( a 222 + b 222 ) · a 331 a 113 · ( a 231 + b 231 ) · a 322 + a 113 · ( a 232 + b 232 ) · a 321
a 121 · ( a 212 + b 212 ) · a 333 + a 121 · ( a 213 + b 213 ) · a 332 + a 121 · ( a 232 + b 232 ) · a 313 a 121 · ( a 233 + b 233 ) · a 312
+ a 122 · ( a 211 + b 211 ) · a 333 a 122 · ( a 213 + b 213 ) · a 331 a 122 · ( a 231 + b 231 ) · a 313 + a 122 · ( a 233 + b 233 ) · a 311
a 123 · ( a 211 + b 211 ) · a 332 + a 123 · ( a 212 + b 212 ) · a 331 + a 123 · ( a 231 + b 231 ) · a 312 a 123 · ( a 232 + b 232 ) · a 311
+ a 131 · ( a 212 + b 212 ) · a 323 a 131 · ( a 213 + b 213 ) · a 322 a 131 · ( a 222 + b 222 ) · a 313 + a 131 · ( a 223 + b 223 ) · a 312
a 132 · ( a 211 + b 211 ) · a 323 + a 132 · ( a 213 + b 213 ) · a 321 + a 132 · ( a 221 + b 221 ) · a 313 a 132 · ( a 223 + b 223 ) · a 311
+ a 133 · ( a 211 + b 211 ) · a 322 a 133 · ( a 212 + b 212 ) · a 311 a 133 · ( a 221 + b 221 ) · a 312 + a 133 · ( a 222 + b 222 ) · a 311 .
Hence,
det [ A 3 × 3 × 3 + B 3 × 3 × 3 ] = a 111 · a 222 · a 333 + a 111 · b 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · b 232 · a 323
a 111 · a 223 · a 332 a 111 · b 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 + a 111 · b 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 a 112 · b 221 · a 333
+ a 112 · a 223 · a 331 + a 112 · b 223 · a 331 + a 112 · a 231 · a 323 + a 112 · b 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 a 112 · b 233 · a 321
+ a 113 · a 221 · a 332 + a 113 · b 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 a 113 · b 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 a 113 · b 231 · a 322
+ a 113 · a 232 · a 321 + a 113 · b 232 · a 321 a 121 · a 212 · a 333 a 121 · b 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · b 213 · a 332
+ a 121 · a 232 · a 313 + a 121 · b 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 a 121 · b 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 + a 122 · b 211 · a 333
a 122 · a 213 · a 331 a 122 · b 213 · a 331 a 122 · a 231 · a 313 a 122 · b 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 + a 122 · b 233 · a 311
a 123 · a 211 · a 332 a 123 · b 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · b 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 + a 123 · b 231 · a 312
a 123 · a 232 · a 311 a 123 · b 232 · a 311 + a 131 · a 212 · a 323 + a 131 · b 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · b 213 · a 322
a 131 · a 222 · a 313 a 131 · b 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 + a 131 · b 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 a 132 · b 211 · a 323
+ a 132 · a 213 · a 321 + a 132 · b 213 · a 321 + a 132 · a 221 · a 313 + a 132 · b 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 a 132 · b 223 · a 311
+ a 133 · a 211 · a 322 + a 133 · b 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 311 a 133 · b 212 · a 311 a 133 · a 221 · a 312 a 133 · b 221 · a 312
+ a 133 · a 222 · a 311 + a 133 · b 222 · a 311
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
3. For plan i = 3 : Let A and B be cubic-matrices of order 3, where all elements on the plan i = 2 and i = 3 are identical in both matrices, then we have:
det [ A 3 × 3 × 3 ] + det [ B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
+ det b 111 b 121 b 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 b 112 b 122 b 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 b 113 b 123 b 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
= { a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 311 a 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 }
+ { b 111 · a 222 · a 333 b 111 · a 232 · a 323 b 111 · a 223 · a 332 + b 111 · a 233 · a 322 b 112 · a 221 · a 333 + b 112 · a 223 · a 331
+ b 112 · a 231 · a 323 b 112 · a 233 · a 321 + b 113 · a 221 · a 332 b 113 · a 222 · a 331 b 113 · a 231 · a 322 + b 113 · a 232 · a 321
b 121 · a 212 · a 333 + b 121 · a 213 · a 332 + b 121 · a 232 · a 313 b 121 · a 233 · a 312 + b 122 · a 211 · a 333 b 122 · a 213 · a 331
b 122 · a 231 · a 313 + b 122 · a 233 · a 311 b 123 · a 211 · a 332 + b 123 · a 212 · a 331 + b 123 · a 231 · a 312 b 123 · a 232 · a 311
+ b 131 · a 212 · a 323 b 131 · a 213 · a 322 b 131 · a 222 · a 313 + b 131 · a 223 · a 312 b 132 · a 211 · a 323 + b 132 · a 213 · a 321
+ b 132 · a 221 · a 313 b 132 · a 223 · a 311 + b 133 · a 211 · a 322 b 133 · a 212 · a 311 b 133 · a 221 · a 312 + b 133 · a 222 · a 311 }
while,
det [ A 3 × 3 × 3 + B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 + b 111 a 121 + b 121 a 131 + b 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331
a 112 + b 112 a 122 + b 122 a 132 + b 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 + b 113 a 123 + b 123 a 133 + b 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
= ( a 111 + b 111 ) · a 222 · a 333 ( a 111 + b 111 ) · a 232 · a 323 ( a 111 + b 111 ) · a 223 · a 332 + ( a 111 + b 111 ) · a 233 · a 322
( a 112 + b 112 ) · a 221 · a 333 + ( a 112 + b 112 ) · a 223 · a 331 + ( a 112 + b 112 ) · a 231 · a 323 ( a 112 + b 112 ) · a 233 · a 321
+ ( a 113 + b 113 ) · a 221 · a 332 ( a 113 + b 113 ) · a 222 · a 331 ( a 113 + b 113 ) · a 231 · a 322 + ( a 113 + b 113 ) · a 232 · a 321
( a 121 + b 121 ) · a 212 · a 333 + ( a 121 + b 121 ) · a 213 · a 332 + ( a 121 + b 121 ) · a 232 · a 313 ( a 121 + b 121 ) · a 233 · a 312
+ ( a 122 + b 122 ) · a 211 · a 333 ( a 122 + b 122 ) · a 213 · a 331 ( a 122 + b 122 ) · a 231 · a 313 + ( a 122 + b 122 ) · a 233 · a 311
( a 123 + b 123 ) · a 211 · a 332 + ( a 123 + b 123 ) · a 212 · a 331 + ( a 123 + b 123 ) · a 231 · a 312 ( a 123 + b 123 ) · a 232 · a 311
+ ( a 131 + b 131 ) · a 212 · a 323 ( a 131 + b 131 ) · a 213 · a 322 ( a 131 + b 131 ) · a 222 · a 313 + ( a 131 + b 131 ) · a 223 · a 312
( a 132 + b 132 ) · a 211 · a 323 + ( a 132 + b 132 ) · a 213 · a 321 + ( a 132 + b 132 ) · a 221 · a 313 ( a 132 + b 132 ) · a 223 · a 311
+ ( a 133 + b 133 ) · a 211 · a 322 ( a 133 + b 133 ) · a 212 · a 311 ( a 133 + b 133 ) · a 221 · a 312 + ( a 133 + b 133 ) · a 222 · a 311
Hence,
det [ A 3 × 3 × 3 ] + B 3 × 3 × 3 ] = a 111 · a 222 · a 333 + b 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 b 111 · a 232 · a 323
a 111 · a 223 · a 332 b 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 + b 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 b 112 · a 221 · a 333
+ a 112 · a 223 · a 331 + b 112 · a 223 · a 331 + a 112 · a 231 · a 323 + b 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 b 112 · a 233 · a 321
+ a 113 · a 221 · a 332 + b 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 b 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 b 113 · a 231 · a 322
+ a 113 · a 232 · a 321 + b 113 · a 232 · a 321 a 121 · a 212 · a 333 b 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + b 121 · a 213 · a 332
+ a 121 · a 232 · a 313 + b 121 · a 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 b 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 + b 122 · a 211 · a 333
a 122 · a 213 · a 331 b 122 · a 213 · a 331 a 122 · a 231 · a 313 b 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 + b 122 · a 233 · a 311
a 123 · a 211 · a 332 b 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + b 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 + b 123 · a 231 · a 312
a 123 · a 232 · a 311 b 123 · a 232 · a 311 + a 131 · a 212 · a 323 + b 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 b 131 · a 213 · a 322
a 131 · a 222 · a 313 b 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 + b 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 b 132 · a 211 · a 323
+ a 132 · a 213 · a 321 + b 132 · a 213 · a 321 + a 132 · a 221 · a 313 + b 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 b 132 · a 223 · a 311
+ a 133 · a 211 · a 322 + b 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 311 b 133 · a 212 · a 311 a 133 · a 221 · a 312 b 133 · a 221 · a 312
+ a 133 · a 222 · a 311 + b 133 · a 222 · a 311 .
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
4. For plan j = 1 : Let A and B be cubic-matrices of order 3, where all elements on the plan j = 1 and j = 2 are identical in both matrices, then have:
det [ A 3 × 3 × 3 ] + det [ B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
+ det a 111 a 121 b 131 a 211 a 221 b 231 a 311 a 321 b 331 a 112 a 122 b 132 a 212 a 222 b 232 a 312 a 322 b 332 a 113 a 123 b 133 a 213 a 223 b 233 a 313 a 323 b 333
= { a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 311 a 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 }
+ { a 111 · a 222 · b 333 a 111 · b 232 · a 323 a 111 · a 223 · b 332 + a 111 · b 233 · a 322 a 112 · a 221 · b 333 + a 112 · a 223 · b 331
+ a 112 · b 231 · a 323 a 112 · b 233 · a 321 + a 113 · a 221 · b 332 a 113 · a 222 · b 331 a 113 · b 231 · a 322 + a 113 · b 232 · a 321
a 121 · a 212 · b 333 + a 121 · a 213 · b 332 + a 121 · b 232 · a 313 a 121 · b 233 · a 312 + a 122 · a 211 · b 333 a 122 · a 213 · b 331
a 122 · b 231 · a 313 + a 122 · b 233 · a 311 a 123 · a 211 · b 332 + a 123 · a 212 · b 331 + a 123 · b 231 · a 312 a 123 · b 232 · a 311
+ b 131 · a 212 · a 323 b 131 · a 213 · a 322 b 131 · a 222 · a 313 + b 131 · a 223 · a 312 b 132 · a 211 · a 323 + b 132 · a 213 · a 321
+ b 132 · a 221 · a 313 b 132 · a 223 · a 311 + b 133 · a 211 · a 322 b 133 · a 212 · a 311 b 133 · a 221 · a 312 + b 133 · a 222 · a 311 }
while,
det [ A 3 × 3 × 3 + B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 + b 131 a 211 a 221 a 231 + b 231 a 311 a 321 a 331 + b 331 a 112 a 122 a 132 + b 132 a 212 a 222 a 232 + b 232 a 312 a 322 a 332 + b 332 a 113 a 123 a 133 + b 133 a 213 a 223 a 233 + b 233 a 313 a 323 a 333 + b 333
= a 111 · a 222 · ( a 333 + b 333 ) a 111 · ( a 232 + b 232 ) · a 323 a 111 · a 223 · ( a 332 + b 332 ) + a 111 · ( a 233 + b 233 ) · a 322
a 112 · a 221 · ( a 333 + b 333 ) + a 112 · a 223 · ( a 331 + b 331 ) + a 112 · ( a 231 + b 231 ) · a 323 a 112 · ( a 233 + b 233 ) · a 321
+ a 113 · a 221 · ( a 332 + b 332 ) a 113 · a 222 · ( a 331 + b 331 ) a 113 · ( a 231 + b 231 ) · a 322 + a 113 · ( a 232 + b 232 ) · a 321
a 121 · a 212 · ( a 333 + b 333 ) + a 121 · a 213 · ( a 332 + b 332 ) + a 121 · ( a 232 + b 232 ) · a 313 a 121 · ( a 233 + b 233 ) · a 312
+ a 122 · a 211 · ( a 333 + b 333 ) a 122 · a 213 · ( a 331 + b 331 ) a 122 · ( a 231 + b 231 ) · a 313 + a 122 · ( a 233 + b 233 ) · a 311
a 123 · a 211 · ( a 332 + b 332 ) + a 123 · a 212 · ( a 331 + b 331 ) + a 123 · ( a 231 + b 231 ) · a 312 a 123 · ( a 232 + b 232 ) · a 311
+ ( a 131 + b 131 ) · a 212 · a 323 ( a 131 + b 131 ) · a 213 · a 322 ( a 131 + b 131 ) · a 222 · a 313 + ( a 131 + b 131 ) · a 223 · a 312
( a 132 + b 132 ) · a 211 · a 323 + ( a 132 + b 132 ) · a 213 · a 321 + ( a 132 + b 132 ) · a 221 · a 313 ( a 132 + b 132 ) · a 223 · a 311
+ ( a 133 + b 133 ) · a 211 · a 322 ( a 133 + b 133 ) · a 212 · a 311 ( a 133 + b 133 ) · a 221 · a 312 + ( a 133 + b 133 ) · a 222 · a 311
= a 111 · a 222 · a 333 + a 111 · a 222 · b 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · b 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 a 111 · a 223 · b 332
+ a 111 · a 233 · a 322 + a 111 · b 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 a 112 · a 221 · b 333 + a 112 · a 223 · a 331 + a 112 · b 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 + a 112 · b 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 a 112 · b 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 + a 113 · a 221 · b 332
a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 222 · b 331 a 113 · a 231 · a 322 a 113 · b 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321 + a 113 · b 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 a 121 · a 212 · b 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 213 · b 332 + a 121 · a 232 · a 313 + a 121 · b 232 · a 313
a 121 · a 233 · a 312 a 121 · b 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 + a 122 · a 211 · b 333 a 122 · a 213 · a 331 a 122 · a 213 · b 331
a 122 · a 231 · a 313 a 122 · b 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 + a 122 · b 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 a 123 · a 211 · b 332
+ a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 212 · b 331 + a 123 · a 231 · a 312 + a 123 · b 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311 a 123 · b 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 + b 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 b 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 b 131 · a 222 · a 313
+ a 131 · a 223 · a 312 + b 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 b 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321 + b 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 + b 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 b 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 + b 133 · a 211 · a 322
a 133 · a 212 · a 311 b 133 · a 212 · a 311 a 133 · a 221 · a 312 b 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 + b 133 · a 222 · a 311
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
5. For plan j = 2 : Let A and B be cubic-matrices of order 3, where all elements on the plan j = 1 and j = 3 are identical in both matrices, then have:
det [ A 3 × 3 × 3 ] + det [ B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
+ det a 111 b 121 a 131 a 211 b 221 a 231 a 311 b 321 a 331 a 112 b 122 a 132 a 212 b 222 a 232 a 312 b 322 a 332 a 113 b 123 a 133 a 213 b 223 a 233 a 313 b 323 a 333
= { a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 321 a 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 }
+ { a 111 · b 222 · a 333 a 111 · a 232 · b 323 a 111 · b 223 · a 332 + a 111 · a 233 · b 322 a 112 · b 221 · a 333 + a 112 · b 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · b 323 a 112 · a 233 · b 321 + a 113 · b 221 · a 332 a 113 · b 222 · a 331 a 113 · a 231 · b 322 + a 113 · a 232 · b 321
b 121 · a 212 · a 333 + b 121 · a 213 · a 332 + b 121 · a 232 · a 313 b 121 · a 233 · a 312 + b 122 · a 211 · a 333 b 122 · a 213 · a 331
b 122 · a 231 · a 313 + b 122 · a 233 · a 311 b 123 · a 211 · a 332 + b 123 · a 212 · a 331 + b 123 · a 231 · a 312 b 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · b 323 a 131 · a 213 · b 322 a 131 · b 222 · a 313 + a 131 · b 223 · a 312 a 132 · a 211 · b 323 + a 132 · a 213 · b 321
+ a 132 · b 221 · a 313 a 132 · b 223 · a 311 + a 133 · a 211 · b 322 a 133 · a 212 · a 321 a 133 · b 221 · a 312 + a 133 · b 222 · a 311 }
while,
det [ A 3 × 3 × 3 + B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 + b 121 a 131 a 211 a 221 + b 221 a 231 a 311 a 321 + b 321 a 331 a 112 a 122 + b 122 a 132 a 212 a 222 + b 222 a 232 a 312 a 322 + b 322 a 332 a 113 a 123 + b 123 a 133 a 213 a 223 + b 223 a 233 a 313 a 323 + b 323 a 333
= a 111 · ( a 222 + b 222 ) · a 333 a 111 · a 232 · ( a 323 + b 323 ) a 111 · ( a 223 + b 223 ) · a 332 + a 111 · a 233 · ( a 322 + b 322 )
a 112 · ( a 221 + b 221 ) · a 333 + a 112 · ( a 223 + b 223 ) · a 331 + a 112 · a 231 · ( a 323 + b 323 ) a 112 · a 233 · ( a 321 + b 321 )
+ a 113 · ( a 221 + b 221 ) · a 332 a 113 · ( a 222 + b 222 ) · a 331 a 113 · a 231 · ( a 322 + b 322 ) + a 113 · a 232 · ( a 321 + b 321 )
( a 121 + b 121 ) · a 212 · a 333 + ( a 121 + b 121 ) · a 213 · a 332 + ( a 121 + b 121 ) · a 232 · a 313 ( a 121 + b 121 ) · a 233 · a 312
+ ( a 122 + b 122 ) · a 211 · a 333 ( a 122 + b 122 ) · a 213 · a 331 ( a 122 + b 122 ) · a 231 · a 313 + ( a 122 + b 122 ) · a 233 · a 311
( a 123 + b 123 ) · a 211 · a 332 + ( a 123 + b 123 ) · a 212 · a 331 + ( a 123 + b 123 ) · a 231 · a 312 ( a 123 + b 123 ) · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · ( a 323 + b 323 ) a 131 · a 213 · ( a 322 + b 322 ) a 131 · ( a 222 + b 222 ) · a 313 + a 131 · ( a 223 + b 223 ) · a 312
a 132 · a 211 · ( a 323 + b 323 ) + a 132 · a 213 · ( a 321 + b 321 ) + a 132 · ( a 221 + b 221 ) · a 313 a 132 · ( a 223 + b 223 ) · a 311
+ a 133 · a 211 · ( a 322 + b 322 ) a 133 · a 212 · ( a 321 + b 321 ) a 133 · ( a 221 + b 221 ) · a 312 + a 133 · ( a 222 + b 222 ) · a 311
= a 111 · a 222 · a 333 + a 111 · b 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 232 · b 323 a 111 · a 223 · a 332 a 111 · b 223 · a 332
+ a 111 · a 233 · a 322 + a 111 · a 233 · b 322 a 112 · a 221 · a 333 a 112 · b 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331 + a 112 · b 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 + a 112 · a 231 · b 323 a 112 · a 233 · a 321 a 112 · a 233 · b 321 + a 113 · a 221 · a 332 + a 113 · b 221 · a 332
a 113 · a 222 · a 331 a 113 · b 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 a 113 · a 231 · b 322 + a 113 · a 232 · a 321 + a 113 · a 232 · b 321
a 121 · a 212 · a 333 b 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + b 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 + b 121 · a 232 · a 313
a 121 · a 233 · a 312 b 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 + b 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331 b 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 b 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 + b 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 b 123 · a 211 · a 332
+ a 123 · a 212 · a 331 + b 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 + b 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311 b 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 + a 131 · a 212 · b 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 213 · b 322 a 131 · a 222 · a 313 a 131 · b 222 · a 313
+ a 131 · a 223 · a 312 + a 131 · b 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 a 132 · a 211 · b 323 + a 132 · a 213 · a 321 + a 132 · a 213 · b 321
+ a 132 · a 221 · a 313 + a 132 · b 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 a 132 · b 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 + a 133 · a 211 · b 322
a 133 · a 212 · a 321 a 133 · a 212 · b 321 a 133 · a 221 · a 312 a 133 · b 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 + a 133 · b 222 · a 311
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
6. For plan j = 3 : Let A and B be cubic-matrices of order 3, where all elements on the plan j = 3 and j = 3 are identical in both matrices, then have:
det [ A 3 × 3 × 3 ] + det [ B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
+ det b 111 a 121 a 131 b 211 a 221 a 231 b 311 a 321 a 331 b 112 a 122 a 132 b 212 a 222 a 232 b 312 a 322 a 332 b 113 a 123 a 133 b 213 a 223 a 233 b 313 a 323 a 333
= { a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 321 a 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 }
+ { b 111 · a 222 · a 333 b 111 · a 232 · a 323 b 111 · a 223 · a 332 + b 111 · a 233 · a 322 b 112 · a 221 · a 333 + b 112 · a 223 · a 331
+ b 112 · a 231 · a 323 b 112 · a 233 · a 321 + b 113 · a 221 · a 332 b 113 · a 222 · a 331 b 113 · a 231 · a 322 + b 113 · a 232 · a 321
a 121 · b 212 · a 333 + a 121 · b 213 · a 332 + a 121 · a 232 · b 313 a 121 · a 233 · b 312 + a 122 · b 211 · a 333 a 122 · b 213 · a 331
a 122 · a 231 · b 313 + a 122 · a 233 · b 311 a 123 · b 211 · a 332 + a 123 · b 212 · a 331 + a 123 · a 231 · b 312 a 123 · a 232 · b 311
+ a 131 · b 212 · a 323 a 131 · b 213 · a 322 a 131 · a 222 · b 313 + a 131 · a 223 · b 312 a 132 · b 211 · a 323 + a 132 · b 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · b 313 a 132 · a 223 · b 311 + a 133 · b 211 · a 322 a 133 · b 212 · a 321 a 133 · a 221 · b 312 + a 133 · a 222 · b 311 }
while,
det [ A 3 × 3 × 3 + B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 + b 111 a 121 a 131 a 211 + b 211 a 221 a 231 a 311 + b 311 a 321 a 331 a 112 + b 112 a 122 a 132 a 212 + b 212 a 222 a 232 a 312 + b 312 a 322 a 332 a 113 + b 113 a 123 a 133 a 213 + b 213 a 223 a 233 a 131 + b 313 a 323 a 333
= ( a 111 + b 111 ) · a 222 · a 333 ( a 111 + b 111 ) · a 232 · a 323 ( a 111 + b 111 ) · a 223 · a 332 + ( a 111 + b 111 ) · a 233 · a 322
( a 112 + b 112 ) · a 221 · a 333 + ( a 112 + b 112 ) · a 223 · a 331 + ( a 112 + b 112 ) · a 231 · a 323 ( a 112 + b 112 ) · a 233 · a 321
+ ( a 113 + b 113 ) · a 221 · a 332 ( a 113 + b 113 ) · a 222 · a 331 ( a 113 + b 113 ) · a 231 · a 322 + ( a 113 + b 113 ) · a 232 · a 321
a 121 · ( a 212 + b 212 ) · a 333 + a 121 · ( a 213 + b 213 ) · a 332 + a 121 · a 232 · ( a 313 + b 313 ) a 121 · a 233 · ( a 312 + b 312 )
+ a 122 · ( a 211 + b 211 ) · a 333 a 122 · ( a 213 + b 213 ) · a 331 a 122 · a 231 · ( a 313 + b 313 ) + a 122 · a 233 · ( a 311 + b 311 )
a 123 · ( a 211 + b 211 ) · a 332 + a 123 · ( a 212 + b 212 ) · a 331 + a 123 · a 231 · ( a 312 + b 312 ) a 123 · a 232 · ( a 311 + b 311 )
+ a 131 · ( a 212 + b 212 ) · a 323 a 131 · ( a 213 + b 213 ) · a 322 a 131 · a 222 · ( a 313 + b 313 ) + a 131 · a 223 · ( a 312 + b 312 )
a 132 · ( a 211 + b 211 ) · a 323 + a 132 · ( a 213 + b 213 ) · a 321 + a 132 · a 221 · ( a 313 + b 313 ) a 132 · a 223 · ( a 311 + b 311 )
+ a 133 · ( a 211 + b 211 ) · a 322 a 133 · ( a 212 + b 212 ) · a 321 a 133 · a 221 · ( a 312 + b 312 ) + a 133 · a 222 · ( a 311 + b 311 )
= a 111 · a 222 · a 333 + b 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 b 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 b 111 · a 223 · a 332
+ a 111 · a 233 · a 322 + b 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 b 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331 + b 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 + b 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 b 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 + b 113 · a 221 · a 332
a 113 · a 222 · a 331 b 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 b 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321 + b 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 a 121 · b 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · b 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 + a 121 · a 232 · b 313
a 121 · a 233 · a 312 a 121 · a 233 · b 312 + a 122 · a 211 · a 333 + a 122 · b 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331 a 122 · b 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 a 122 · a 231 · b 313 + a 122 · a 233 · a 311 + a 122 · a 233 · b 311 a 123 · a 211 · a 332 a 123 · b 211 · a 332
+ a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · b 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 + a 123 · a 231 · b 312 a 123 · a 232 · a 311 a 123 · a 232 · b 311
+ a 131 · a 212 · a 323 + a 131 · b 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · b 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 a 131 · a 222 · b 313
+ a 131 · a 223 · a 312 + a 131 · a 223 · b 312 a 132 · a 211 · a 323 a 132 · b 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321 + a 132 · b 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 + a 132 · a 221 · b 313 a 132 · a 223 · a 311 a 132 · a 223 · b 311 + a 133 · a 211 · a 322 + a 133 · b 211 · a 322
a 133 · a 212 · a 321 a 133 · b 212 · a 321 a 133 · a 221 · a 312 a 133 · a 221 · b 312 + a 133 · a 222 · a 311 + a 133 · a 222 · b 311
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
7. For plan k = 1 : Let A and B be cubic-matrices of order 3, where all elements on the plan k = 1 and k = 2 are identical in both matrices, then have:
det [ A 3 × 3 × 3 ] + det [ B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
+ det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 b 113 b 123 b 133 b 213 b 223 b 233 b 313 b 323 b 333
= { a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 321 a 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 }
+ { a 111 · a 222 · b 333 a 111 · a 232 · b 323 a 111 · b 223 · a 332 + a 111 · b 233 · a 322 a 112 · a 221 · b 333 + a 112 · b 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · b 323 a 112 · b 233 · a 321 + b 113 · a 221 · a 332 b 113 · a 222 · a 331 b 113 · a 231 · a 322 + b 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · b 333 + a 121 · b 213 · a 332 + a 121 · a 232 · b 313 a 121 · b 233 · a 312 + a 122 · a 211 · b 333 a 122 · b 213 · a 331
a 122 · a 231 · b 313 + a 122 · b 233 · a 311 b 123 · a 211 · a 332 + b 123 · a 212 · a 331 + b 123 · a 231 · a 312 b 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · b 323 a 131 · b 213 · a 322 a 131 · a 222 · b 313 + a 131 · b 223 · a 312 a 132 · a 211 · b 323 + a 132 · b 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · b 313 a 132 · b 223 · a 311 + b 133 · a 211 · a 322 b 133 · a 212 · a 321 b 133 · a 221 · a 312 + b 133 · a 222 · a 311 }
while,
det [ A 3 × 3 × 3 + B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 + b 113 a 123 + b 123 a 133 + b 133 a 213 + b 213 a 223 + b 223 a 233 + b 233 a 313 + b 313 a 323 + b 323 a 333 + b 333
= a 111 · a 222 · ( a 333 + b 333 ) a 111 · a 232 · ( a 323 + b 323 ) a 111 · ( a 223 + b 223 ) · a 332 + a 111 · ( a 233 + b 233 ) · a 322
a 112 · a 221 · ( a 333 + b 333 ) + a 112 · ( a 223 + b 223 ) · a 331 + a 112 · a 231 · ( a 323 + b 323 ) a 112 · ( a 233 + b 233 ) · a 321
+ ( a 113 + b 113 ) · a 221 · a 332 ( a 113 + b 113 ) · a 222 · a 331 ( a 113 + b 113 ) · a 231 · a 322 + ( a 113 + b 113 ) · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · ( a 333 + b 333 ) + a 121 · ( a 213 + b 213 ) · a 332 + a 121 · a 232 · ( a 313 + b 313 ) a 121 · ( a 233 + b 233 ) · a 312
+ a 122 · a 211 · ( a 333 + b 333 ) a 122 · ( a 213 + b 213 ) · a 331 a 122 · a 231 · ( a 313 + b 313 ) + a 122 · ( a 233 + b 233 ) · a 311
( a 123 + b 123 ) · a 211 · a 332 + ( a 123 + b 123 ) · a 212 · a 331 + ( a 123 + b 123 ) · a 231 · a 312 ( a 123 + b 123 ) · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · ( a 323 + b 323 ) a 131 · ( a 213 + b 213 ) · a 322 a 131 · a 222 · ( a 313 + b 313 ) + a 131 · ( a 223 + b 223 ) · a 312
a 132 · a 211 · ( a 323 + b 323 ) + a 132 · ( a 213 + b 213 ) · a 321 + a 132 · a 221 · ( a 313 + b 313 ) a 132 · ( a 223 + b 223 ) · a 311
+ ( a 133 + b 133 ) · a 211 · a 322 ( a 133 + b 133 ) · a 212 · a 321 ( a 133 + b 133 ) · a 221 · a 312 + ( a 133 + b 133 ) · a 222 · a 311
= a 111 · a 222 · a 333 + a 111 · a 222 · b 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 232 · b 323 a 111 · a 223 · a 332 a 111 · b 223 · a 332
+ a 111 · a 233 · a 322 + a 111 · b 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 a 112 · a 221 · b 333 + a 112 · a 223 · a 331 + a 112 · b 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 + a 112 · a 231 · b 323 a 112 · a 233 · a 321 a 112 · b 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 + b 113 · a 221 · a 332
a 113 · a 222 · a 331 b 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 b 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321 + b 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 a 121 · a 212 · b 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · b 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 + a 121 · a 232 · b 313
a 121 · a 233 · a 312 a 121 · b 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 + a 122 · a 211 · b 333 a 122 · a 213 · a 331 a 122 · b 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 a 122 · a 231 · b 313 + a 122 · a 233 · a 311 + a 122 · b 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 b 123 · a 211 · a 332
+ a 123 · a 212 · a 331 + b 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 + b 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311 b 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 + a 131 · a 212 · b 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · b 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 a 131 · a 222 · b 313
+ a 131 · a 223 · a 312 + a 131 · b 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 a 132 · a 211 · b 323 + a 132 · a 213 · a 321 + a 132 · b 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 + a 132 · a 221 · b 313 a 132 · a 223 · a 311 a 132 · b 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 + b 133 · a 211 · a 322
a 133 · a 212 · a 321 b 133 · a 212 · a 321 a 133 · a 221 · a 312 b 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 + b 133 · a 222 · a 311
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
8. For plan k = 2 : Let A and B be cubic-matrices of order 3, where all elements on the plan k = 1 and k = 3 are identical in both matrices, then we have:
det [ A 3 × 3 × 3 ] + det [ B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
+ det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 b 112 b 122 b 132 b 212 b 222 b 232 b 312 b 322 b 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
= { a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 321 a 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 }
+ { a 111 · b 222 · a 333 a 111 · b 232 · a 323 a 111 · a 223 · b 332 + a 111 · a 233 · b 322 b 112 · a 221 · a 333 + b 112 · a 223 · a 331
+ b 112 · a 231 · a 323 b 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · b 332 a 113 · b 222 · a 331 a 113 · a 231 · b 322 + a 113 · b 232 · a 321
a 121 · b 212 · a 333 + a 121 · a 213 · b 332 + a 121 · b 232 · a 313 a 121 · a 233 · b 312 + b 122 · a 211 · a 333 b 122 · a 213 · a 331
b 122 · a 231 · a 313 + b 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · b 332 + a 123 · b 212 · a 331 + a 123 · a 231 · b 312 a 123 · b 232 · a 311
+ a 131 · b 212 · a 323 a 131 · a 213 · b 322 a 131 · b 222 · a 313 + a 131 · a 223 · b 312 b 132 · a 211 · a 323 + b 132 · a 213 · a 321
+ b 132 · a 221 · a 313 b 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · b 322 a 133 · b 212 · a 321 a 133 · a 221 · b 312 + a 133 · b 222 · a 311 } .
Whereas,
det [ A 3 × 3 × 3 + B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 + b 112 a 122 + b 122 a 132 + b 132 a 212 + b 212 a 222 + b 222 a 232 + b 232 a 312 + b 312 a 322 + b 322 a 332 + b 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
= a 111 · ( a 222 + b 222 ) · a 333 a 111 · ( a 232 + b 232 ) · a 323 a 111 · a 223 · ( a 332 + b 332 ) + a 111 · a 233 · ( a 322 + b 322 )
( a 112 + b 112 ) · a 221 · a 333 + ( a 112 + b 112 ) · a 223 · a 331 + ( a 112 + b 112 ) · a 231 · a 323 ( a 112 + b 112 ) · a 233 · a 321
+ a 113 · a 221 · ( a 332 + b 332 ) a 113 · ( a 222 + b 222 ) · a 331 a 113 · a 231 · ( a 322 + b 322 ) + a 113 · ( a 232 + b 232 ) · a 321
a 121 · ( a 212 + b 212 ) · a 333 + a 121 · a 213 · ( a 332 + b 332 ) + a 121 · ( a 232 + b 232 ) · a 313 a 121 · a 233 · ( a 312 + b 312 )
+ ( a 122 + b 122 ) · a 211 · a 333 ( a 122 + b 122 ) · a 213 · a 331 ( a 122 + b 122 ) · a 231 · a 313 + ( a 122 + b 122 ) · a 233 · a 311
a 123 · a 211 · ( a 332 + b 332 ) + a 123 · ( a 212 + b 212 ) · a 331 + a 123 · a 231 · ( a 312 + b 312 ) a 123 · ( a 232 + b 232 ) · a 311
+ a 131 · ( a 212 + b 212 ) · a 323 a 131 · a 213 · ( a 322 + b 322 ) a 131 · ( a 222 + b 222 ) · a 313 + a 131 · a 223 · ( a 312 + b 312 )
( a 132 + b 132 ) · a 211 · a 323 + ( a 132 + b 132 ) · a 213 · a 321 + ( a 132 + b 132 ) · a 221 · a 313 ( a 132 + b 132 ) · a 223 · a 311
+ a 133 · a 211 · ( a 322 + b 322 ) a 133 · ( a 212 + b 212 ) · a 321 a 133 · a 221 · ( a 312 + b 312 ) + a 133 · ( a 222 + b 222 ) · a 311
= a 111 · a 222 · a 333 + a 111 · b 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · b 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 a 111 · a 223 · b 332
+ a 111 · a 233 · a 322 + a 111 · a 233 · b 322 a 112 · a 221 · a 333 b 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331 + b 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 + b 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 b 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 + a 113 · a 221 · b 332
a 113 · a 222 · a 331 a 113 · b 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 a 113 · a 231 · b 322 + a 113 · a 232 · a 321 + a 113 · b 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 a 121 · b 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 213 · b 332 + a 121 · a 232 · a 313 + a 121 · b 232 · a 313
a 121 · a 233 · a 312 a 121 · a 233 · b 312 + a 122 · a 211 · a 333 + b 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331 b 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 b 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 + b 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 a 123 · a 211 · b 332
+ a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · b 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 + a 123 · a 231 · b 312 a 123 · a 232 · a 311 a 123 · b 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 + a 131 · b 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 213 · b 322 a 131 · a 222 · a 313 a 131 · b 222 · a 313
+ a 131 · a 223 · a 312 + a 131 · a 223 · b 312 a 132 · a 211 · a 323 b 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321 + b 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 + b 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 b 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 + a 133 · a 211 · b 322
a 133 · a 212 · a 321 a 133 · b 212 · a 321 a 133 · a 221 · a 312 a 133 · a 221 · b 312 + a 133 · a 222 · a 311 + a 133 · b 222 · a 311
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
9. For plan k = 3 : Let A and B be cubic-matrices of order 3, where all elements on the plan k = 2 and k = 3 are identical in both matrices, then we have:
det [ A 3 × 3 × 3 ] + det [ B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
+ det b 111 b 121 b 131 b 211 b 221 b 231 b 311 b 321 b 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
= { a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 321 a 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 }
+ { b 111 · a 222 · a 333 b 111 · a 232 · a 323 b 111 · a 223 · a 332 + b 111 · a 233 · a 322 a 112 · b 221 · a 333 + a 112 · a 223 · b 331
+ a 112 · b 231 · a 323 a 112 · a 233 · b 321 + a 113 · b 221 · a 332 a 113 · a 222 · b 331 a 113 · b 231 · a 322 + a 113 · a 232 · b 321
b 121 · a 212 · a 333 + b 121 · a 213 · a 332 + b 121 · a 232 · a 313 b 121 · a 233 · a 312 + a 122 · b 211 · a 333 a 122 · a 213 · b 331
a 122 · b 231 · a 313 + a 122 · a 233 · b 311 a 123 · b 211 · a 332 + a 123 · a 212 · b 331 + a 123 · b 231 · a 312 a 123 · a 232 · b 311
+ b 131 · a 212 · a 323 b 131 · a 213 · a 322 b 131 · a 222 · a 313 + b 131 · a 223 · a 312 a 132 · b 211 · a 323 + a 132 · a 213 · b 321
+ a 132 · b 221 · a 313 a 132 · a 223 · b 311 + a 133 · b 211 · a 322 a 133 · a 212 · b 321 a 133 · b 221 · a 312 + a 133 · a 222 · b 311 } .
Whereas,
det [ A 3 × 3 × 3 + B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 + b 111 a 121 + b 121 a 131 + b 131 a 211 + b 211 a 221 + b 221 a 231 + b 231 a 311 + b 311 a 321 + b 321 a 331 + b 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
= ( a 111 + b 111 ) · a 222 · a 333 ( a 111 + b 111 ) · a 232 · a 323 ( a 111 + b 111 ) · a 223 · a 332 + ( a 111 + b 111 ) · a 233 · a 322
a 112 · ( a 221 + b 221 ) · a 333 + a 112 · a 223 · ( a 331 + b 331 ) + a 112 · ( a 231 + b 231 ) · a 323 a 112 · a 233 · ( a 321 + b 321 )
+ a 113 · ( a 221 + b 221 ) · a 332 a 113 · a 222 · ( a 331 + b 331 ) a 113 · ( a 231 + b 231 ) · a 322 + a 113 · a 232 · ( a 321 + b 321 )
( a 121 + b 121 ) · a 212 · a 333 + ( a 121 + b 121 ) · a 213 · a 332 + ( a 121 + b 121 ) · a 232 · a 313 ( a 121 + b 121 ) · a 233 · a 312
+ a 122 · ( a 211 + b 211 ) · a 333 a 122 · a 213 · ( a 331 + b 331 ) a 122 · ( a 231 + b 231 ) · a 313 + a 122 · a 233 · ( a 311 + b 311 )
a 123 · ( a 211 + b 211 ) · a 332 + a 123 · a 212 · ( a 331 + b 331 ) + a 123 · ( a 231 + b 231 ) · a 312 a 123 · a 232 · ( a 311 + b 311 )
+ ( a 131 + b 131 ) · a 212 · a 323 ( a 131 + b 131 ) · a 213 · a 322 ( a 131 + b 131 ) · a 222 · a 313 + ( a 131 + b 131 ) · a 223 · a 312
a 132 · ( a 211 + b 211 ) · a 323 + a 132 · a 213 · ( a 321 + b 321 ) + a 132 · ( a 221 + b 221 ) · a 313 a 132 · a 223 · ( a 311 + b 311 )
+ a 133 · ( a 211 + b 211 ) · a 322 a 133 · a 212 · ( a 321 + b 321 ) a 133 · ( a 221 + b 221 ) · a 312 + a 133 · a 222 · ( a 311 + b 311 )
= a 111 · a 222 · a 333 + b 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 b 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 b 111 · a 223 · a 332
+ a 111 · a 233 · a 322 + b 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 a 112 · b 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331 + a 112 · a 223 · b 331
+ a 112 · a 231 · a 323 + a 112 · b 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 a 112 · a 233 · b 321 + a 113 · a 221 · a 332 + a 113 · b 221 · a 332
a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 222 · b 331 a 113 · a 231 · a 322 a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321 + a 113 · a 232 · b 321
a 121 · a 212 · a 333 b 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + b 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 + b 121 · a 232 · a 313
a 121 · a 233 · a 312 b 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 + a 122 · b 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331 a 122 · a 213 · b 331
a 122 · a 231 · a 313 a 122 · b 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 + a 122 · a 233 · b 311 a 123 · a 211 · a 332 a 123 · b 211 · a 332
+ a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 212 · b 331 + a 123 · a 231 · a 312 + a 123 · b 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311 a 123 · a 232 · b 311
+ a 131 · a 212 · a 323 + b 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 b 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 b 131 · a 222 · a 313
+ a 131 · a 223 · a 312 + b 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 a 132 · b 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321 + a 132 · a 213 · b 321
+ a 132 · a 221 · a 313 + a 132 · b 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 a 132 · a 223 · b 311 + a 133 · a 211 · a 322 + a 133 · b 211 · a 322
a 133 · a 212 · a 321 a 133 · a 212 · b 321 a 133 · a 221 · a 312 a 133 · b 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 + a 133 · a 222 · b 311 .
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
Theorem 2.
Let it be the cubic matrix B, which is formed by multiplying a plane (in the indices j and k, it does not work in the index i) of the matrix A by a scalar α, and addition another plane, then we have:
det ( A ) = det ( B )
Proof. Case 1. The cubic-matrix A of order 2, (and B has order 2), we will proof the case 1 for each "vertical page" and "vertical layer", as following:
1. For plan j = 1 : Let us add first vertical page to second vertical page while multiplying by a scalar α .
det [ A 2 × 2 × 2 ] = det a 111 a 121 a 211 a 221 a 112 a 122 a 212 a 222 = a 111 · a 222 a 112 · a 221 a 121 · a 212 + a 122 · a 211 .
Whereas,
det [ B 2 × 2 × 2 ] = det a 111 a 121 + α · a 111 a 211 a 221 + α · a 211 a 112 a 122 + α · a 112 a 212 a 222 + α · a 212 = a 111 · ( a 222 + α · a 212 ) ( a 122 + α · a 112 ) · a 221 ( a 121 + α · a 111 ) · a 212 + a 122 · ( a 221 + α · a 211 ) .
After expanding further we get the following result
det [ B 2 × 2 × 2 ] = a 111 · a 222 a 112 · a 221 a 121 · a 212 + a 122 · a 211
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
2. For plan j = 2 : Let us add second vertical page to first vertical page while multiplying by a scalar α .
det [ A 2 × 2 × 2 ] = det a 111 a 121 a 211 a 221 a 112 a 122 a 212 a 222 = a 111 · a 222 a 112 · a 221 a 121 · a 212 + a 122 · a 211 .
Whereas,
det [ B 2 × 2 × 2 ] = det a 111 + α · a 121 a 121 a 211 + α · a 221 a 221 a 112 + α · a 122 a 122 a 212 + α · a 222 a 222 = ( a 111 + α · a 121 ) · a 222 ( a 112 + α · a 122 ) · a 221 a 121 · ( a 212 + α · a 222 ) + a 122 · ( a 211 + α · a 221 ) .
After expanding further we get the following result
det [ B 2 × 2 × 2 ] = a 111 · a 222 a 112 · a 221 a 121 · a 212 + a 122 · a 211
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
3. For plan k = 1 : Let us add first vertical page to second vertical layer while multiplying by a scalar α .
det [ A 2 × 2 × 2 ] = det a 111 a 121 a 211 a 221 a 112 a 122 a 212 a 222 = a 111 · a 222 a 112 · a 221 a 121 · a 212 + a 122 · a 211 .
Whereas,
det [ B 2 × 2 × 2 ] = det a 111 a 121 a 211 a 221 a 112 + α · a 111 a 122 + α · a 121 a 212 + α · a 211 a 222 + α · a 221 = a 111 · ( a 222 + α · a 221 ) ( a 112 + α · a 111 ) · a 221 a 121 · ( a 212 + α · a 211 ) + ( a 122 + α · a 121 ) · a 211 .
After expanding further we get the following result
det [ B 2 × 2 × 2 ] = a 111 · a 222 a 112 · a 221 a 121 · a 212 + a 122 · a 211
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
4. For plan k = 2 : Let us add second vertical page to first vertical layer while multiplying by a scalar α .
det [ A 2 × 2 × 2 ] = det a 111 a 121 a 211 a 221 a 112 a 122 a 212 a 222 = a 111 · a 222 a 112 · a 221 a 121 · a 212 + a 122 · a 211 .
Whereas,
det [ B 2 × 2 × 2 ] = det a 111 + α · a 112 a 121 + α · a 122 a 211 + α · a 212 a 221 + α · a 222 a 112 a 122 a 212 a 222 = ( a 111 + α · a 112 ) · a 222 a 112 · ( a 221 + α · a 222 ) ( a 121 + α · a 122 ) · a 212 + a 122 · ( a 211 + α · a 212 ) .
After expanding further we get the following result
det [ B 2 × 2 × 2 ] = a 111 · a 222 a 112 · a 221 a 121 · a 212 + a 122 · a 211 .
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
Case 2. The cubic-matrix A of order 3, (and B has order 3), we will proof the case 2 for each "vertical page" and "vertical layer", as following:
1. For plan j = 1 : Let us add first vertical page to second vertical page while multiplying by a scalar α .
det [ A 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
= a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 321 a 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 .
Whereas,
det [ B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 + α · a 111 a 131 a 211 a 221 + α · a 211 a 231 a 311 a 321 + α · a 311 a 331 a 112 a 122 + α · a 112 a 132 a 212 a 222 + α · a 212 a 232 a 312 a 322 + α · a 312 a 332 a 113 a 123 + α · a 113 a 133 a 213 a 223 + α · a 213 a 233 a 313 a 323 + α · a 313 a 333
= a 111 · ( a 222 + α · a 212 ) · a 333 a 111 · a 232 · ( a 323 + α · a 313 ) a 111 · ( a 223 + α · a 213 ) · a 332 + a 111 · a 233 · ( a 322 + α · a 312 )
a 112 · ( a 221 + α · a 211 ) · a 333 + a 112 · ( a 223 + α · a 213 ) · a 331 + a 112 · a 231 · ( a 323 + α · a 313 ) a 112 · a 233 · ( a 321 + α · a 311 )
+ a 113 · ( a 221 + α · a 211 ) · a 332 a 113 · ( a 222 + α · a 212 ) · a 331 a 113 · a 231 · ( a 322 + α · a 312 ) + a 113 · a 232 · ( a 321 + α · a 311 )
( a 121 + α · a 111 ) · a 212 · a 333 + ( a 121 + α · a 111 ) · a 213 · a 332 + ( a 121 + α · a 111 ) · a 232 · a 313 ( a 121 + α · a 111 ) · a 233 · a 312
+ ( a 122 + α · a 112 ) · a 211 · a 333 ( a 122 + α · a 112 ) · a 213 · a 331 ( a 122 + α · a 112 ) · a 231 · a 313 + ( a 122 + α · a 112 ) · a 233 · a 311
( a 123 + α · a 113 ) · a 211 · a 332 + ( a 123 + α · a 113 ) · a 212 · a 331 + ( a 123 + α · a 113 ) · a 231 · a 312 ( a 123 + α · a 113 ) · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · ( a 323 + α · a 313 ) a 131 · a 213 · ( a 322 + α · a 312 ) a 131 · ( a 222 + α · a 212 ) · a 313 + a 131 · ( a 223 + α · a 213 ) · a 312
a 132 · a 211 · ( a 323 + α · a 313 ) + a 132 · a 213 · ( a 321 + α · a 311 ) + a 132 · ( a 221 + α · a 211 ) · a 313 a 132 · ( a 223 + α · a 213 ) · a 311
+ a 133 · a 211 · ( a 322 + α · a 312 ) a 133 · a 212 · ( a 321 + α · a 311 ) a 133 · ( a 221 + α · a 211 ) · a 312 + a 133 · ( a 222 + α · a 212 ) · a 311 .
After expanding further we get the following result
= a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 321 a 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 .
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
2. For plan j = 2 : Let us add first vertical page to third vertical page while multiplying by a scalar α .
det [ A 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
= a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 321 a 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 .
Whereas,
det [ B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 + α · a 111 a 211 a 221 a 231 + α · a 211 a 311 a 321 a 331 + α · a 311 a 112 a 122 a 132 + α · a 112 a 212 a 222 a 232 + α · a 212 a 312 a 322 a 332 + α · a 312 a 113 a 123 a 133 + α · a 113 a 213 a 223 a 233 + α · a 213 a 313 a 323 a 333 + α · a 313
= a 111 · a 222 · ( a 333 + α · a 313 ) a 111 · ( a 232 + α · a 212 ) · a 323 a 111 · a 223 · ( a 332 + α · a 312 ) + a 111 · ( a 233 + α · a 213 ) · a 322
a 112 · a 221 · ( a 333 + α · a 313 ) + a 112 · a 223 · ( a 331 + α · a 311 ) + a 112 · ( a 231 + α · a 211 ) · a 323 a 112 · ( a 233 + α · a 213 ) · a 321
+ a 113 · a 221 · ( a 332 + α · a 312 ) a 113 · a 222 · ( a 331 + α · a 311 ) a 113 · ( a 231 + α · a 211 ) · a 322 + a 113 · ( a 232 + α · a 212 ) · a 321
a 121 · a 212 · ( a 333 + α · a 313 ) + a 121 · a 213 · ( a 332 + α · a 312 ) + a 121 · ( a 232 + α · a 212 ) · a 313 a 121 · ( a 233 + α · a 213 ) · a 312
+ a 122 · a 211 · ( a 333 + α · a 313 ) a 122 · a 213 · ( a 331 + α · a 311 ) a 122 · ( a 231 + α · a 211 ) · a 313 + a 122 · ( a 233 + α · a 213 ) · a 311
a 123 · a 211 · ( a 332 + α · a 312 ) + a 123 · a 212 · ( a 331 + α · a 311 ) + a 123 · ( a 231 + α · a 211 ) · a 312 a 123 · ( a 232 + α · a 212 ) · a 311
+ ( a 131 + α · a 111 ) · a 212 · a 323 ( a 131 + α · a 111 ) · a 213 · a 322 ( a 131 + α · a 111 ) · a 222 · a 313 + ( a 131 + α · a 111 ) · a 223 · a 312
( a 132 + α · a 112 ) · a 211 · a 323 + ( a 132 + α · a 112 ) · a 213 · a 321 + ( a 132 + α · a 112 ) · a 221 · a 313 ( a 132 + α · a 112 ) · a 223 · a 311
+ ( a 133 + α · a 113 ) · a 211 · a 322 ( a 133 + α · a 113 ) · a 212 · a 321 ( a 133 + α · a 113 ) · a 221 · a 312 + ( a 133 + α · a 113 ) · a 222 · a 311 .
After expanding further we get the following result
= a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 321 a 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 .
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
3. For plan j = 3 : Let us add second vertical page to third vertical page while multiplying by a scalar α .
det [ A 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
= a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 321 a 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 .
Whereas,
det [ B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 + α · a 121 a 211 a 221 a 231 + α · a 221 a 311 a 321 a 331 + α · a 321 a 112 a 122 a 132 + α · a 122 a 212 a 222 a 232 + α · a 222 a 312 a 322 a 332 + α · a 322 a 113 a 123 a 133 + α · a 123 a 213 a 223 a 233 + α · a 223 a 313 a 323 a 333 + α · a 323
= a 111 · a 222 · ( a 333 + α · a 323 ) a 111 · ( a 232 + α · a 222 ) · a 323 a 111 · a 223 · ( a 332 + α · a 312 ) + a 111 · ( a 233 + α · a 223 ) · a 322
a 112 · a 221 · ( a 333 + α · a 323 ) + a 112 · a 223 · ( a 331 + α · a 321 ) + a 112 · ( a 231 + α · a 211 ) · a 323 a 112 · ( a 233 + α · a 223 ) · a 321
+ a 113 · a 221 · ( a 332 + α · a 322 ) a 113 · a 222 · ( a 331 + α · a 321 ) a 113 · ( a 231 + α · a 211 ) · a 322 + a 113 · ( a 232 + α · a 222 ) · a 321
a 121 · a 212 · ( a 333 + α · a 323 ) + a 121 · a 213 · ( a 332 + α · a 322 ) + a 121 · ( a 232 + α · a 212 ) · a 313 a 121 · ( a 233 + α · a 223 ) · a 312
+ a 122 · a 211 · ( a 333 + α · a 323 ) a 122 · a 213 · ( a 331 + α · a 321 ) a 122 · ( a 231 + α · a 211 ) · a 313 + a 122 · ( a 233 + α · a 223 ) · a 311
a 123 · a 211 · ( a 332 + α · a 322 ) + a 123 · a 212 · ( a 331 + α · a 321 ) + a 123 · ( a 231 + α · a 211 ) · a 312 a 123 · ( a 232 + α · a 222 ) · a 311
+ ( a 131 + α · a 121 ) · a 212 · a 323 ( a 131 + α · a 121 ) · a 213 · a 322 ( a 131 + α · a 121 ) · a 222 · a 313 + ( a 131 + α · a 121 ) · a 223 · a 312
( a 132 + α · a 122 ) · a 211 · a 323 + ( a 132 + α · a 122 ) · a 213 · a 321 + ( a 132 + α · a 122 ) · a 221 · a 313 ( a 132 + α · a 122 ) · a 223 · a 311
+ ( a 133 + α · a 123 ) · a 211 · a 322 ( a 133 + α · a 123 ) · a 212 · a 321 ( a 133 + α · a 123 ) · a 221 · a 312 + ( a 133 + α · a 123 ) · a 222 · a 311 .
After expanding further we get the following result
= a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 321 a 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 .
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
4. For plan k = 1 : Let us add first vertical layer to second vertical layer while multiplying by a scalar α .
det [ A 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
= a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 321 a 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 .
Whereas,
det [ B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 + α · a 111 a 122 + α · a 121 a 132 + α · a 131 a 212 + α · a 211 a 222 + α · a 221 a 232 + α · a 231 a 312 + α · a 311 a 322 + α · a 321 a 332 + α · a 331 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
= a 111 · ( a 222 + α · a 221 ) · a 333 a 111 · ( a 232 + α · a 231 ) · a 323 a 111 · a 223 · ( a 332 + α · a 331 ) + a 111 · a 233 · ( a 322 + α · a 321 )
( a 112 + α · a 111 ) · a 221 · a 333 + ( a 112 + α · a 111 ) · a 223 · a 331 + ( a 112 + α · a 111 ) · a 231 · a 323 ( a 112 + α · a 111 ) · a 233 · a 321
+ a 113 · a 221 · ( a 332 + α · a 331 ) a 113 · ( a 222 + α · a 221 ) · a 331 a 113 · a 231 · ( a 322 + α · a 321 ) + a 113 · ( a 232 + α · a 231 ) · a 321
a 121 · ( a 212 + α · a 211 ) · a 333 + a 121 · a 213 · ( a 332 + α · a 331 ) + a 121 · ( a 232 + α · a 231 ) · a 313 a 121 · a 233 · ( a 312 + α · a 311 )
+ ( a 122 + α · a 121 ) · a 211 · a 333 ( a 122 + α · a 121 ) · a 213 · a 331 ( a 122 + α · a 121 ) · a 231 · a 313 + ( a 122 + α · a 121 ) · a 233 · a 311
a 123 · a 211 · ( a 332 + α · a 331 ) + a 123 · ( a 212 + α · a 211 ) · a 331 + a 123 · a 231 · ( a 312 + α · a 311 ) a 123 · ( a 232 + α · a 231 ) · a 311
+ a 131 · ( a 212 + α · a 211 ) · a 323 a 131 · a 213 · ( a 322 + α · a 321 ) a 131 · ( a 222 + α · a 221 ) · a 313 + a 131 · a 223 · ( a 312 + α · a 311 )
( a 132 + α · a 131 ) · a 211 · a 323 + ( a 132 + α · a 131 ) · a 213 · a 321 + ( a 132 + α · a 131 ) · a 221 · a 313 ( a 132 + α · a 131 ) · a 223 · a 311
+ a 133 · a 211 · ( a 322 + α · a 321 ) a 133 · ( a 212 + α · a 211 ) · a 321 a 133 · a 221 · ( a 312 + α · a 311 ) + a 133 · ( a 222 + α · a 221 ) · a 311 .
After expanding further we get the following result
= a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 321 a 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 .
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
5. For plan k = 2 : Let us add first vertical layer to third vertical layer while multiplying by a scalar α .
det [ A 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
= a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 321 a 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 .
Whereas,
det [ B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 + α · a 111 a 123 + α · a 121 a 133 + α · a 131 a 213 + α · a 211 a 223 + α · a 221 a 233 + α · a 231 a 313 + α · a 311 a 323 + α · a 321 a 333 + α · a 331
= a 111 · a 222 · ( a 333 + α · a 331 ) a 111 · a 232 · ( a 323 + α · a 321 ) a 111 · ( a 223 + α · a 221 ) · a 332 + a 111 · ( a 233 + α · a 231 ) · a 322
a 112 · a 221 · ( a 333 + α · a 331 ) + a 112 · ( a 223 + α · a 221 ) · a 331 + a 112 · a 231 · ( a 323 + α · a 321 ) a 112 · ( a 233 + α · a 231 ) · a 321
+ ( a 113 + α · a 111 ) · a 221 · a 332 ( a 113 + α · a 111 ) · a 222 · a 331 ( a 113 + α · a 111 ) · a 231 · a 322 + ( a 113 + α · a 111 ) · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · ( a 333 + α · a 331 ) + a 121 · ( a 213 + α · a 211 ) · a 332 + a 121 · a 232 · ( a 313 + α · a 311 ) a 121 · ( a 233 + α · a 231 ) · a 312
+ a 122 · a 211 · ( a 333 + α · a 331 ) a 122 · ( a 213 + α · a 211 ) · a 331 a 122 · a 231 · ( a 313 + α · a 311 ) + a 122 · ( a 233 + α · a 231 ) · a 311
( a 123 + α · a 121 ) · a 211 · a 332 + ( a 123 + α · a 121 ) · a 212 · a 331 + ( a 123 + α · a 121 ) · a 231 · a 312 ( a 123 + α · a 121 ) · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · ( a 323 + α · a 321 ) a 131 · ( a 213 + α · a 211 ) · a 322 a 131 · a 222 · ( a 313 + α · a 311 ) + a 131 · ( a 223 + α · a 221 ) · a 312
a 132 · a 211 · ( a 323 + α · a 321 ) + a 132 · ( a 213 + α · a 211 ) · a 321 + a 132 · a 221 · ( a 313 + α · a 311 ) a 132 · ( a 223 + α · a 221 ) · a 311
+ ( a 133 + α · a 131 ) · a 211 · a 322 ( a 133 + α · a 131 ) · a 212 · a 321 ( a 133 + α · a 131 ) · a 221 · a 312 + ( a 133 + α · a 131 ) · a 222 · a 311
+ a 133 · a 211 · ( a 322 + α · a 221 ) a 133 · ( a 212 + α · a 211 ) · a 321 a 133 · a 221 · ( a 312 + α · a 211 ) + a 133 · ( a 222 + α · a 221 ) · a 311 .
After expanding further we get the following result,
= a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 321 a 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 .
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
6. For plan k = 3 : Let us add first vertical layer to third vertical layer while multiplying by a scalar α .
det [ A 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
= a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 321 a 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 .
Whereas,
det [ B 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 113 + α · a 112 a 123 + α · a 122 a 133 + α · a 132 a 213 + α · a 212 a 223 + α · a 222 a 233 + α · a 232 a 313 + α · a 312 a 323 + α · a 322 a 333 + α · a 332
= a 111 · a 222 · ( a 333 + α · a 332 ) a 111 · a 232 · ( a 323 + α · a 322 ) a 111 · ( a 223 + α · a 222 ) · a 332 + a 111 · ( a 233 + α · a 232 ) · a 322
a 112 · a 221 · ( a 333 + α · a 332 ) + a 112 · ( a 223 + α · a 222 ) · a 331 + a 112 · a 231 · ( a 323 + α · a 322 ) a 112 · ( a 233 + α · a 232 ) · a 321
+ ( a 113 + α · a 112 ) · a 221 · a 332 ( a 113 + α · a 112 ) · a 222 · a 331 ( a 113 + α · a 112 ) · a 231 · a 322 + ( a 113 + α · a 112 ) · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · ( a 333 + α · a 332 ) + a 121 · ( a 213 + α · a 212 ) · a 332 + a 121 · a 232 · ( a 313 + α · a 312 ) a 121 · ( a 233 + α · a 232 ) · a 312
+ a 122 · a 211 · ( a 333 + α · a 332 ) a 122 · ( a 213 + α · a 212 ) · a 331 a 122 · a 231 · ( a 313 + α · a 312 ) + a 122 · ( a 233 + α · a 232 ) · a 311
( a 123 + α · a 122 ) · a 211 · a 332 + ( a 123 + α · a 122 ) · a 212 · a 331 + ( a 123 + α · a 122 ) · a 231 · a 312 ( a 123 + α · a 122 ) · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · ( a 323 + α · a 322 ) a 131 · ( a 213 + α · a 212 ) · a 322 a 131 · a 222 · ( a 313 + α · a 312 ) + a 131 · ( a 223 + α · a 222 ) · a 312
a 132 · a 211 · ( a 323 + α · a 322 ) + a 132 · ( a 213 + α · a 212 ) · a 321 + a 132 · a 221 · ( a 313 + α · a 312 ) a 132 · ( a 223 + α · a 222 ) · a 311
+ ( a 133 + α · a 132 ) · a 211 · a 322 ( a 133 + α · a 132 ) · a 212 · a 321 ( a 133 + α · a 132 ) · a 221 · a 312 + ( a 133 + α · a 132 ) · a 222 · a 311
+ a 133 · a 211 · ( a 322 + α · a 222 ) a 133 · ( a 212 + α · a 212 ) · a 321 a 133 · a 221 · ( a 312 + α · a 212 ) + a 133 · ( a 222 + α · a 222 ) · a 311 .
After expanding further we get the following result,
= a 111 · a 222 · a 333 a 111 · a 232 · a 323 a 111 · a 223 · a 332 + a 111 · a 233 · a 322 a 112 · a 221 · a 333 + a 112 · a 223 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 323 a 112 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 332 a 113 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 + a 113 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 333 + a 121 · a 213 · a 332 + a 121 · a 232 · a 313 a 121 · a 233 · a 312 + a 122 · a 211 · a 333 a 122 · a 213 · a 331
a 122 · a 231 · a 313 + a 122 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 332 + a 123 · a 212 · a 331 + a 123 · a 231 · a 312 a 123 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 323 a 131 · a 213 · a 322 a 131 · a 222 · a 313 + a 131 · a 223 · a 312 a 132 · a 211 · a 323 + a 132 · a 213 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 313 a 132 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 322 a 133 · a 212 · a 321 a 133 · a 221 · a 312 + a 133 · a 222 · a 311 .
If we compare results of above equations, we can see that we have the same result in both cases.
Remark 1.
This theorem does not hold for plan "Horizontal Layers".
Theorem 3.
Suppose that A is 3D Determinant with two identical "Vertical Pages" or two identical "Vertical Layers".
Then | A | = 0 .
Proof. Case 1. The cubic-matrix A of order 2 with two identical "Vertical Pages" or two identical "Vertical Layers", we will proof the case 1, as following:
1. For two identical "Vertical Pages":
det [ A 2 × 2 × 2 ] = det a 111 a 111 a 211 a 211 a 112 a 112 a 212 a 212 = a 111 · a 212 a 112 · a 211 a 111 · a 212 + a 112 · a 211 = 0 .
2. For two identical "Vertical Layers":
det [ A 2 × 2 × 2 ] = det a 111 a 121 a 211 a 221 a 111 a 121 a 211 a 221 = a 111 · a 221 a 111 · a 221 a 121 · a 211 + a 121 · a 211 = 0 .
Case 2. The cubic-matrix A of order 3 with two identical "Vertical Pages" or two identical "Vertical Layers", we will proof the case 1, as following:
1. For two identical "Vertical Pages", first "Vertical Page" identical to second "Vertical Page":
det [ A 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 111 a 131 a 211 a 211 a 231 a 311 a 311 a 331 a 112 a 112 a 132 a 212 a 212 a 232 a 312 a 312 a 332 a 113 a 113 a 133 a 213 a 213 a 233 a 313 a 313 a 333
= a 111 · a 212 · a 333 a 111 · a 232 · a 313 a 111 · a 213 · a 332 + a 111 · a 233 · a 312 a 112 · a 211 · a 333 + a 112 · a 213 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 313 a 112 · a 233 · a 311 + a 113 · a 211 · a 332 a 113 · a 212 · a 331 a 113 · a 231 · a 312 + a 113 · a 232 · a 311
a 111 · a 212 · a 333 + a 111 · a 213 · a 332 + a 111 · a 232 · a 313 a 111 · a 233 · a 312 + a 112 · a 211 · a 333 a 112 · a 213 · a 331
a 112 · a 231 · a 313 + a 112 · a 233 · a 311 a 113 · a 211 · a 332 + a 113 · a 212 · a 331 + a 113 · a 231 · a 312 a 113 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 313 a 131 · a 213 · a 312 a 131 · a 212 · a 313 + a 131 · a 213 · a 312 a 132 · a 211 · a 313 + a 132 · a 213 · a 311
+ a 132 · a 211 · a 313 a 132 · a 213 · a 311 + a 133 · a 211 · a 312 a 133 · a 212 · a 311 a 133 · a 211 · a 312 + a 133 · a 212 · a 311 = 0 .
2. For two identical "Vertical Pages", first "Vertical Page" identical to third "Vertical Page":
det [ A 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 111 a 211 a 221 a 211 a 311 a 321 a 311 a 112 a 122 a 112 a 212 a 222 a 212 a 312 a 322 a 312 a 113 a 123 a 113 a 213 a 223 a 213 a 313 a 323 a 313
= a 111 · a 222 · a 313 a 111 · a 212 · a 323 a 111 · a 223 · a 312 + a 111 · a 213 · a 322 a 112 · a 221 · a 313 + a 112 · a 223 · a 311
+ a 112 · a 211 · a 323 a 112 · a 213 · a 321 + a 113 · a 221 · a 312 a 113 · a 222 · a 311 a 113 · a 211 · a 322 + a 113 · a 212 · a 321
a 121 · a 212 · a 313 + a 121 · a 213 · a 312 + a 121 · a 212 · a 313 a 121 · a 213 · a 312 + a 122 · a 211 · a 313 a 122 · a 213 · a 311
a 122 · a 211 · a 313 + a 122 · a 213 · a 311 a 123 · a 211 · a 312 + a 123 · a 212 · a 311 + a 123 · a 211 · a 312 a 123 · a 212 · a 311
+ a 111 · a 212 · a 323 a 111 · a 213 · a 322 a 111 · a 222 · a 313 + a 111 · a 223 · a 312 a 112 · a 211 · a 323 + a 112 · a 213 · a 321
+ a 112 · a 221 · a 313 a 112 · a 223 · a 311 + a 113 · a 211 · a 322 a 113 · a 212 · a 321 a 113 · a 221 · a 312 + a 113 · a 222 · a 311 = 0 .
3. For two identical "Vertical Pages", second "Vertical Page" identical to third "Vertical Page":
det [ A 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 121 a 211 a 221 a 221 a 311 a 321 a 321 a 112 a 122 a 122 a 212 a 222 a 222 a 312 a 322 a 322 a 113 a 123 a 123 a 213 a 223 a 223 a 313 a 323 a 323
= a 111 · a 222 · a 323 a 111 · a 222 · a 323 a 111 · a 223 · a 322 + a 111 · a 223 · a 322 a 112 · a 221 · a 323 + a 112 · a 223 · a 321
+ a 112 · a 221 · a 323 a 112 · a 223 · a 321 + a 113 · a 221 · a 322 a 113 · a 222 · a 321 a 113 · a 221 · a 322 + a 113 · a 222 · a 321
a 121 · a 212 · a 323 + a 121 · a 213 · a 322 + a 121 · a 222 · a 313 a 121 · a 223 · a 312 + a 122 · a 211 · a 323 a 122 · a 213 · a 321
a 122 · a 221 · a 313 + a 122 · a 223 · a 311 a 123 · a 211 · a 322 + a 123 · a 212 · a 321 + a 123 · a 221 · a 312 a 123 · a 222 · a 311
+ a 121 · a 212 · a 323 a 121 · a 213 · a 322 a 121 · a 222 · a 313 + a 121 · a 223 · a 312 a 122 · a 211 · a 323 + a 122 · a 213 · a 321
+ a 122 · a 221 · a 313 a 122 · a 223 · a 311 + a 123 · a 211 · a 322 a 123 · a 212 · a 321 a 123 · a 221 · a 312 + a 123 · a 222 · a 311 = 0 .
4. For two identical "Vertical Layers", first "Vertical Layer" identical to second "Vertical Layer":
det [ A 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 113 a 123 a 133 a 213 a 223 a 233 a 313 a 323 a 333
= a 111 · a 221 · a 333 a 111 · a 231 · a 323 a 111 · a 223 · a 331 + a 111 · a 233 · a 321 a 111 · a 221 · a 333 + a 111 · a 223 · a 331
+ a 111 · a 231 · a 323 a 111 · a 233 · a 321 + a 113 · a 221 · a 331 a 113 · a 221 · a 331 a 113 · a 231 · a 321 + a 113 · a 231 · a 321
a 121 · a 211 · a 333 + a 121 · a 213 · a 331 + a 121 · a 231 · a 313 a 121 · a 233 · a 311 + a 121 · a 211 · a 333 a 121 · a 213 · a 331
a 121 · a 231 · a 313 + a 121 · a 233 · a 311 a 123 · a 211 · a 331 + a 123 · a 211 · a 331 + a 123 · a 231 · a 311 a 123 · a 231 · a 311
+ a 131 · a 211 · a 323 a 131 · a 213 · a 321 a 131 · a 221 · a 313 + a 131 · a 223 · a 311 a 131 · a 211 · a 323 + a 131 · a 213 · a 321
+ a 131 · a 221 · a 313 a 131 · a 223 · a 311 + a 133 · a 211 · a 321 a 133 · a 211 · a 321 a 133 · a 221 · a 311 + a 133 · a 221 · a 311 = 0 .
5. For two identical "Vertical Layers", first "Vertical Layer" identical to third "Vertical Layer":
det [ A 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331
= a 111 · a 222 · a 331 a 111 · a 232 · a 321 a 111 · a 221 · a 332 + a 111 · a 231 · a 322 a 112 · a 221 · a 331 + a 112 · a 221 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 321 a 112 · a 231 · a 321 + a 111 · a 221 · a 332 a 111 · a 222 · a 331 a 111 · a 231 · a 322 + a 111 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 331 + a 121 · a 211 · a 332 + a 121 · a 232 · a 311 a 121 · a 231 · a 312 + a 122 · a 211 · a 331 a 122 · a 211 · a 331
a 122 · a 231 · a 311 + a 122 · a 231 · a 311 a 121 · a 211 · a 332 + a 121 · a 212 · a 331 + a 121 · a 231 · a 312 a 121 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 321 a 131 · a 211 · a 322 a 131 · a 222 · a 311 + a 131 · a 221 · a 312 a 132 · a 211 · a 321 + a 132 · a 211 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 311 a 132 · a 221 · a 311 + a 131 · a 211 · a 322 a 131 · a 212 · a 321 a 131 · a 221 · a 312 + a 131 · a 222 · a 311 = 0 .
6. For two identical "Vertical Layers", second "Vertical Layer" identical to third "Vertical Layer":
det [ A 3 × 3 × 3 ] = det a 111 a 121 a 131 a 211 a 221 a 231 a 311 a 321 a 331 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332 a 112 a 122 a 132 a 212 a 222 a 232 a 312 a 322 a 332
= a 111 · a 222 · a 332 a 111 · a 232 · a 322 a 111 · a 222 · a 332 + a 111 · a 232 · a 322 a 112 · a 221 · a 332 + a 112 · a 222 · a 331
+ a 112 · a 231 · a 322 a 112 · a 232 · a 321 + a 112 · a 221 · a 332 a 112 · a 222 · a 331 a 113 · a 231 · a 322 + a 112 · a 232 · a 321
a 121 · a 212 · a 332 + a 121 · a 212 · a 332 + a 121 · a 232 · a 312 a 121 · a 232 · a 312 + a 122 · a 211 · a 332 a 122 · a 212 · a 331
a 122 · a 231 · a 312 + a 122 · a 232 · a 311 a 122 · a 211 · a 332 + a 122 · a 212 · a 331 + a 122 · a 231 · a 312 a 122 · a 232 · a 311
+ a 131 · a 212 · a 322 a 131 · a 212 · a 322 a 131 · a 222 · a 312 + a 131 · a 222 · a 312 a 132 · a 211 · a 322 + a 132 · a 212 · a 321
+ a 132 · a 221 · a 312 a 132 · a 222 · a 311 + a 132 · a 211 · a 322 a 132 · a 212 · a 321 a 132 · a 221 · a 312 + a 132 · a 222 · a 311 = 0 .

Author Contributions

The contribution of the authors is equal.

Funding

No Funding.

Data Availability Statement

This manuscript does not report data.

Conflicts of Interest

There is no conflict of interest with any funder.

References

  1. Orgest Zaka and Armend Salihu, (2023). The Laplace Method in calculate of Determinant of cubic-matrix of order 2 and order 3. [CrossRef]
  2. Armend Salihu and Orgest Zaka, (2023). The Determinant of Cubic-Matrix of order 2 and order 3: Some basic Properties and Algorithms. ArXiv: https://arxiv.org/abs/2306.13336. [CrossRef]
  3. A. Salihu, H. Snopce, A. Luma and J. Ajdari, "Optimization of Dodgson’s Condensation Method for Rectangular determinant Calculations", Advanced Mathematical Models and Applications, vol. 7, no. 3, pp. 264-274, 2022. http://jomardpublishing.com/UploadFiles/Files/journals/AMMAV1N1/V7N3/Salihu_et_al.pdf.
  4. Peters, J.F., Zaka, O. Dyck fundamental group on arcwise-connected polygon cycles. Afr. Mat.. 34, 31 (2023). [CrossRef]
  5. Zaka, O. Dilations of line in itself as the automorphism of the skew-field constructed over in the same line in Desargues affine plane. Applied Mathematical Sciences. 13, 231-237 (2019). [CrossRef]
  6. Zaka, O., Filipi, K. The transform of a line of Desargues affine plane in an additive group of its points. Int. J. Of Current Research. 8, 34983-34990 (2016). [CrossRef]
  7. Filipi, K., Zaka, O., Jusufi, A. The construction of a corp in the set of points in a line of Desargues affine plane. Matematicki Bilten. 43, 1-23 (2019), ISSN 0351-336X (print), ISSN 1857–9914 (online). [CrossRef]
  8. Zaka, O. A description of collineations-groups of an affine plane. Libertas Mathematica (N.S.). 37, 81-96 (2017), ISSN print: 0278 – 5307, ISSN online: 2182 – 567X, MR3828328.
  9. Zaka, O. Three Vertex and Parallelograms in the Affine Plane: Similarity and Addition Abelian Groups of Similarly n-Vertexes in the Desargues Affine Plane. Mathematical Modelling And Applications. 3, 9-15 (2018). arXiv:10.11648/j.mma.20180301.12.
  10. Zaka, O. Contribution to Reports of Some Algebraic Structures with Affine Plane Geometry and Applications. (Polytechnic University of Tirana,Tirana, Albania,2016), supervisor: K. Filipi, vii+113pp. [CrossRef]
  11. Orgest Zaka and James F. Peters. Isomorphic-dilations of the skew-fields constructed over parallel lines in the Desargues affine plane. Balkan J. Geom. Appl.. 25, 141-157 (2020), www.mathem.pub.ro/bjga/v25n1/B25-1zk-ZBG89.pdf. [CrossRef]
  12. Orgest Zaka and James Francis Peters. Ordered line and skew-fields in the Desargues affine plane. Balkan J. Geom. Appl.. 26, 141-156 (2021), www.mathem.pub.ro/bjga/v26n1/B26-1zb-ZBP43.pdf. [CrossRef]
  13. O. Zaka and M. A. Mohammed, "Skew-field of trace-preserving endomorphisms, of translation group in affine plane", Proyecciones (Antofagasta, On line), vol. 39, no. 4, pp. 823-850, Jul. 2020. [CrossRef]
  14. O. Zaka and M. A. Mohammed, "The endomorphisms algebra of translations group and associative unitary ring of trace-preserving endomorphisms in affine plane", Proyecciones (Antofagasta, On line), vol. 39, no. 4, pp. 821-834, Jul. 2020. [CrossRef]
  15. A. Salihu, H. Snopce, A. Luma and J. Ajdari, "Comparison of time complexity growth for different methods/algorithms for rectangular determinant calculations", ICRTEC 2023 - Proceedings: IEEE International Conference on Recent Trends in Electronics and Communication: Upcoming Technologies for Smart Systems. [CrossRef]
  16. A. Salihu, H. Snopce, J. Ajdari and A. Luma, "Generalization of Dodgson’s condensation method for calculating determinant of rectangular matrices", International Conference on Electrical, Computer and Energy Technologies (ICECET). [CrossRef]
  17. A. Salihu, H. Snopce, A. Luma and J. Ajdari, "Time Complexity Analysis for Cullis/Radic and Dodgson’s Generalized/Modified Method for Rectangular Determinants Calculations", International Journal of Computers and Their Applications, vol. 29, no. 4, pp. 236-246, 2022. http://isca-hq.org/Documents/Journal/Archive/2022/2022volume2904/2022volume290403.pdf.
  18. A. Salihu and F. Marevci, "Chio’s-like Method for Calculating the Rectangular (non-square) Determinants: Computer Algorithm Interpretation and Comparison", European Journal of Pure and Applied Mathematics, vol. 14, no. 2, pp. 431-450, 2021. [CrossRef]
  19. A. Salihu and F. Marevci, "Determinants Order Decrease/Increase for k Orders, Interpretation with Computer Algorithms and Comparison", International Journal of Mathematics and Computer Science, vol. 14, no. 2, pp. 501-518, 2021. http://ijmcs.future-in-tech.net/14.2/R-Marecvi-Salihu.pdf.
  20. A. Salihu, A. Jusufi and F. Salihu, "Comparison of Computer Execution Time of Cornice Determinant Calculation", International Journal of Mathematics and Computer Science, vol. 14, pp. 9-16, 2019. http://ijmcs.future-in-tech.net/14.1/R-Salihu2.pdf.
  21. A. Salihu, "A modern modification of Gjonbalaj-Salihu cornice determinant, transformation to semi-diagonal determinant", International Journal of Mathematics and Computer Science, vol. 13, pp. 1330138, 2018. http://ijmcs.future-in-tech.net/13.2/R-Salihu.pdf.
  22. ZAKA, O. (2017) 3D Matrix Ring with a “Common” Multiplication. Open Access Library Journal, 4, 1-11. 10.4236/oalib.1103593.
  23. Zaka, Orgest, The general linear group of degree n for 3D matrices GL(n; n; p; F). Libertas Mathematica, New Series. Lib. Math. (N.S.) 39, No. 1, 13–30 (2019; Zbl 1451.15007). [CrossRef]
  24. Artin, M. (1991) Algebra. Prentice Hall, Upper Saddle River.
  25. Bretscher, O. (2005) Linear Algebra with Applications. 3rd Edition, Prentice Hall, Upper Saddle River.
  26. Schneide, H. and Barker, G.P. (1973) Matrices and Linear Algebra (Dover Books on Mathematics). 2nd Revised Edition.
  27. David Poole: Linear Algebra. A Modern Introduction. Cengage Learning 2005, ISBN 0-534-99845-3, pp. 265–267.
  28. Harvey E. Rose: Linear Algebra. A Pure Mathematical Approach. Springer 2002, ISBN 3-7643-6905-1, pp. 57–60.
  29. Lang, S. (1987) Linear Algebra. Springer-Verlag, Berlin, New York.
  30. Amiri, M., Fathy, M., Bayat, M., Generalization of some determinantal identities for non-square matrices based on Radic’s definition, TWMS J. Pure Appl. Math. 1, no. 2 (2010), 163–175.
  31. Radić, M., A definition of determinant of rectangular matrix, Glas. Mat. Ser. III 1(21) (1966), 17–22.
  32. Radić, M., About a determinant of rectangular 2 × n matrix and its geometric interpretation, Beitr¨age Algebra Geom. 46, no. 2 (2005), 321–349.
  33. Anna Makarewicz, Piotr Pikuta, and Dominik Szalkowski. "Properties of the determinant of a rectangular matrix." Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska, sectio A – Mathematica 68.1 (2014): null. <http://eudml.org/doc/289812>. [CrossRef]
  34. Milne-Thomson, L. (1941). Determinant Expansions. The Mathematical Gazette, 25(265), 130-135. [CrossRef]
Disclaimer/Publisher’s Note: The statements, opinions and data contained in all publications are solely those of the individual author(s) and contributor(s) and not of MDPI and/or the editor(s). MDPI and/or the editor(s) disclaim responsibility for any injury to people or property resulting from any ideas, methods, instructions or products referred to in the content.
Copyright: This open access article is published under a Creative Commons CC BY 4.0 license, which permit the free download, distribution, and reuse, provided that the author and preprint are cited in any reuse.
Prerpints.org logo

Preprints.org is a free preprint server supported by MDPI in Basel, Switzerland.

Subscribe

© 2024 MDPI (Basel, Switzerland) unless otherwise stated