Permanent (wiskunde)
In de lineaire algebra, een deelgebied van de wiskunde, is de permanent van een vierkante matrix , net als de determinant, een functie van de elementen van  die op overeenkomstige wijze berekend wordt, zij het dat de summanden in de permanent geen voorteken krijgen, zoals bij de determinant.

De term 'permanent' is afgeleid van de term 'fonctions symétriques permanentes', bedacht door Cauchy in 1812 voor een verwant begrip.. In de huidige betekenis werd de term in 1882 gebruikt door de Schotse wiskundige Sir Thomas Muir.

Definitie 
De permanent  van de -matrix  is gedefinieerd door:
,

waarin de som loopt over alle permutaties  van de getallen 1 t/m .

Berekening
Het berekenen van de permanent van een matrix vergt nogal wat rekenwerk. Er zin enkele formules die het rekenwerk vereenvoudigen.

Formule van Spies
De Nederlandse wiskundige Jaap Spies geeft in een recent verschenen artikel in het Nieuw Archief voor Wiskunde een formule die reeds eerder in 2006 zijdelings door hem vermeld werd in een eerder artikel in het NAW.

Spies merkt op dat de permanent de coëfficiënt is van  in de veelterm

Definieer 

en bereken de som over alle mogelijke :

Dan draagt alleen de term 
 

in  altijd bij aan deze som, omdat  voor .

Een term waarin de factor  ontbreekt in  telt één keer als  en één keer als .

Er zijn  mogelijkheden met  dus de permanent van  is

Om redenen van symmetrie kan de formule vereenvoudigd worden door een  vast te kiezen,
bijvoorbeeld . Er zijn dan  mogelijkheden. De formule wordt dan:

Vergelijk deze formule met de formule van Glynn hieronder.

Formule van Ryser
De berekening van de permanent met de formule uit de definitie is nogal bewerkelijk en verlangt  rekenkundige operaties. De Amerikaanse wiskundige H. J. Ryser publiceerde in 1963 een snellere formule die het tot nu toe snelste algoritme is voor de exacte berekening van de permanent. De formule van Ryser is:
,

waarin  de som is over alle matrices  van de producten  van de rijsommen van , een matrix die uit  ontstaat door  kolommen te schrappen.

,
waarin

Uitgeschreven in de elementen van  luidt de formule:

Het aantal rekenkundige operaties benodigd met de formule van Ryser is van de orde .

Formule van Glynn
Een andere formule is van de Australische wiskundige David G. Glynn, gepubliceerd in 2010, en rekentechnisch net zo snel als de formule van Ryser. De formule van Glynn luidt, mits de karakteristiek van het lichaam ongelijk is aan 2:

Daarin loopt de eerste som over alle  rijtjes  met .

Ontwikkeling naar rij of kolom
Net als de determinant kan de permanent berekend worden door een ontwikkeling naar een rij of een kolom. De ontwikkeling naar de -de kolom is:

waarin  de matrix is die verkregen wordt door uit  de
-de kolom en de -de rij te schrappen.

De ontwikkeling naar een rij is op overeenkomstige wijze gedefinieerd.

Voorbeelden
In twee dimensies

Als coëfficiënt van  in

Met de formule van Ryser:

Met de formule van Glynn.

Er zijn 2 rijtjes:  en 

In drie dimensies

Als coëfficiënt van  in

Kies namelijk steeds uit een van de factoren de coëfficiënt van , uit een andere factor de coëfficiënt van  en van een derde factor de coëfficiënt van .

Met de formule van Ryser:

 bestaat uit 27 termen waarvan 6 de permanent vormen. De resterende 21 termen vallen weg tegen 21 van de 24 termen van . De overblijvende 3 termen van  vallen weg tegen de 3 termen van .

Met de formule van Glynn:

Er zijn 4 rijtjes: , ,  en .

Ontwikkeling naar de eerste kolom.

Toepassing
Van de permanent bestaat niet zoals van de determinant een eenvoudige meetkundige interpretatie. De toepassingen liggen op het gebied van de combinatoriek. Een voorbeeld is de berekening van koppelingen in een bipartiete graaf.

Eigenschappen
In het onderstaande is  de betrokken vectorruimte over het lichaam (Ned) / veld (Be) , en wordt de -matrix  genoteerd als een rij van kolomvectoren: .

Multilineair
De permanent is een multilineaire functie van de kolommen. D.w.z. dat voor alle  geldt:

en

Symmetrisch
De permanent is een symmetrische functie van de kolommen, d.w.z. dat de waarde niet verandert bij verwisseling van twee kolommen. Voor alle  en alle  geldt dus:

Genormeerd
De permanent is genormeerd, d.w.z. dat de permanent van de eenheidsmatrix  de waarde 1 heeft.

Getransponeerde
De permanent van de getransponeerde matrix  is gelijk aan de permanent van  zelf:

Matrixproduct
Anders dan voor de determinant geldt voor de permanent niet algemeen dat de permanent van het matrixproduct  gelijk is aan het product van de permanenten van  en , zoals te zien is aan het volgende tegenvoorbeeld:

maar

Niet-vierkante matrices
De permanent kan ook gedefinieerd worden voor niet-vierkante matrices. Voor een -matrix , met , dus met niet meer rijen dan kolommen, is:

,

waarin de som loopt over alle variaties  van m getallen uit de getallen 1 t/m n.

De formule van Ryser kan ook gegeneraliseerd worden.
,

waarin  weer de som is over alle mogelijke producten  van de rijsommen van , een matrix die uit  ontstaat door  kolommen te schrappen.

Generalisatie
Evenals de determinant is de permanent een speciaal geval van de immanent, die voor een complex karakter  uit de symmetriegroep gedefinieerd is als:

.

De permanent verkrijgt men door de keuze van het triviale karakter, de determinant door de keuze van de functie signum.

Deze beide mogelijkheden zijn in zoverre speciaal, dat ze de enige eindigdimensionale groepsrepresentaties van de symmetriegroep zijn.

Literatuur
 Glynn, David G. (2010), The permanent of a square matrix, European Journal of Combinatorics 31 (7): 1887–1891, doi:10.1016/j.ejc.2010.01.010
 Brualdi, Richard A.; Ryser, Herbert J. (1991), Combinatorial Matrix Theory, Encyclopedia of Mathematics and its Applications 39. Cambridge University Press, Camebridge England New York. 
 van Lint, J.H.; Wilson, R.M. (2001), A Course in Combinatorics, Cambridge University Press, 
 Minc, Henryk (1978). Permanents, Encyclopedia of Mathematics and its Applications 6. With a foreword by Marvin Marcus. Reading, MA: Addison–Wesley. ISSN 0953-4806. OCLC 3980645. Zbl 0401.15005.
 Muir, Thomas; William H. Metzler. (1960) [1882], A Treatise on the Theory of Determinants, New York: Dover. OCLC 535903.
 Ryser, Herbert John (1963), Combinatorial Mathematics, The Carus mathematical monographs #14, The Mathematical Association of America

Referenties

Externe links
  - Weisstein, Eric W. "Permanent." From MathWorld--A Wolfram Web Resource.
 Derangements revisited – Toepassing van permanenten in een combinatorisch probleem

Combinatoriek
Lineaire algebra