数学の確率論や組合せ論の分野における二重確率行列（にじゅうかくりつぎょうれつ、）とは、各行の和および各列の和がそれぞれ 1 となるような非負の実正方行列 formula_1 のことを言う。すなわち、が成立するような行列 formula_1 のことを二重確率行列と呼ぶ。この定義から、二重確率行列は左であると同時に右確率的である 。このような遷移行列は必ず正方行列でなければならない。すなわち、もし各行の和が 1 であるならその行列の全ての成分の和は各行の数に等しく、同様のことが各列に対しても成り立つため、行の数と列の数は必ず等しくなければならない。formula_4 二重確率行列の類は、として知られる凸多面体 formula_5 である。この行列成分をデカルト座標系として用いることで、それは formula_6-次元ユークリッド空間のある formula_7-次元アフィン部分空間に含まれる。その空間は、行の和および列の和がそれぞれ 1 であるという特別な formula_8 個の線型独立な制限によって定義される（そのような制限の数は formula_8 であって formula_10 ではない。なぜならば、行の和と列の和が等しくなる必要があるので、formula_10 個の条件の内の一つは線型依存であるからである）。さらに、行列の成分はすべて非負で 1 以下であるように制限されている。バーコフ＝フォン・ノイマンの定理では、この多面体 formula_5 は formula_4 置換行列の集合の凸包であること、さらに formula_5 の頂点は正しく置換行列であることが述べられている。では、厳密に正な成分を持つ任意の行列は、適切な対角行列の前方および後方からの乗算によって二重確率行列へと変換することが出来ることが述べられている。formula_15 に対し、すべての二重確率行列はかつである。しかしより大きい formula_16 に対してこのことは成立しない。

出典:wikipedia