Zwei Levi-Civita-Symbole:

Für die Berechnung der weiteren Mehrfachprodukte benötigen wir das folgende Produkt von zwei Levi- Civita-Symbolen

math formula


Der Beweis ist eine gute Übung in der Matrizenmultiplikation:

math formula
math formula
math formula
math formula
math formula
math formula


Zunächst haben wir die beiden Levi-Civita-Symbole durch zwei geschickt gewählte Determinantendarstellungen ersetzt, dann ausgenutzt, dass die Determinante des Produkts zweier Matrizen gleich dem Produkt der beiden Determinanten ist. Darauf haben wir die beiden Matrizen miteinander multipliziert, wie wir das früher gelernt haben. Die einzelnen Matrixelemente erweisen sich als Summen über jeweils drei Produkte von zwei Kronecker-Symbolen, die wir zusammenfassen und mit der Summenkonvention als Summen über math formula schreiben können. Schließlich führen wir diese Summen aus, wobei jeweils nur ein einziges Kronecker- Symbol übrigbleibt.

Nachdem wir das Ergebnis vor uns haben, erkennen wir natürlich angesichts der Symmetrieeigenschaften der Determinanten, dass es nicht anders hätte ausfallen können, wenn wir bedenken, dass es notwendgerweise wie unser Ausgangsprodukt total antisymmetrisch in beiden Indextripeln math formula und math formula sowie symmetrisch gegen Vertauschen der Indexpaare math formula, math formula und math formula sein muß.

Günstigerweise braucht man dieses allgemeine Ergebnis nur ganz selten. Meist wird das Produkt nur in dem Spezialfall benötigt, bei dem über ein Indexpaar, z.B. m, summiert ist:

math formula



Auch für diese wichtige Relation wollen wir zeigen, wie sie zustandekommt:

math formula


Wir haben dazu zunächst in der Determinantendarstellung des Produkts der Levi-Civita-Symbole math formula gesetzt, die erhaltene math formula-Determinante nach der letzten Zeile entwickelt und dann in den verbliebenen math formula-Determinanten die Summen über math formula ausgeführt, also insbesondere aus der Spur math formula eine math formula erhalten. Nachdem wir in der ersten math formula-Determinante die beiden Spalten vertauscht hatten, stand das Ergebnis fest.

Die allgemeine Struktur, nämlich "antisymmetrisch in math formula und math formula sowie symmetrisch in math formula und math formula und der Summationsindex math formula darf nicht mehr vorkommen", hätte man erraten können, aber wir wären nicht sicher gewesen, dass der Zahlenfaktor vor dem Ganzen wirklich eine math formula ist.

Manchmal braucht man sogar nur das doppelt summierte Produkt der zwei Levi-Civita-Symbole, das wir nun ganz einfach erhalten können:

math formula


symmetrisch im Indexpaar math formula, wie es sein muß. Zum Spaß summieren wir zum Schluß auch noch über das dritte Indexpaar:

math formula


Analoge Relationen gibt es auch für die völlig summierten Levi-Civita-Symbole in Räumen anderer Dimensionen, z.B. im math formula, mit dem Ergebnis: "Dimension!"

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