理论教育 行列式的两个性质:化三角与下三角行列式拆分

行列式的两个性质:化三角与下三角行列式拆分

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:,n),得[例1.12]设利用化三角法,证明:D=D1D2.证*对D1作适当的行运算ri+krj,可把D1化为下三角行列式对D2作适当的列运算ci+k′cj,可把D2化为下三角行列式因此,先对D的前k行作行运算ri+krj,然后对D的后n列作列运算ci+k′cj,把D化为下三角行列式故,,即同理,可以证明以上两个结论可以作为公式使用.

行列式的两个性质:化三角与下三角行列式拆分

直接用行列式的定义计算行列式,在一般情况下比较烦琐.本节先研究行列式的一些性质,这些性质有助于我们了解行列式的特点,从而更方便地计算行列式.

定义1.8 设n阶行列式,则将D的行依次变为相应的列,所得到的n阶行列式称为D的转置行列式,记作DT,即

性质1 行列式与它的转置行列式的值相等,即D=DT.

证 设,且记

则有

bij=aji(i,j=1,2,…,n). (1.19)

将DT按式(1.17)展开,并将式(1.19)代入,与式(1.18)比较,得

性质1说明,行列式中行与列具有同等的地位,也就是说行列式的性质凡是对行成立的对列也成立,反之亦然.因此,在证明行列式性质时,只需证明对行成立即可.

性质2 交换行列式的任意两行(列),行列式的值变号.

证 设

交换D1的第s行和第t行,得到行列式

将D1和D2分别按式(1.17)展开,得到

对比展开式(1.20)和(1.21),由于排列经过一次对换奇偶性改变,故可得D1=-D2.

推论 如果行列式中有两行(列)对应元素相同,则该行列式的值为零.

证 显然,将行列式D中具有相同对应元素的两行互换,其结果仍为D.但是根据性质2,D中具有相同对应元素的两行互换,结果为-D.则有D=-D,故D=0.

性质3 行列式某一行(列)的所有元素都乘以数k,等于用数k乘以此行列式,即

证 由行列式定义,

推论1 行列式某一行(列)所有元素的公因子可以提到行列式记号外.

推论2 若行列式某一行(列)的元素都为零,则此行列式的值为零.

推论3 若行列式中某两行(列)对应元素成比例,则此行列式的值为零.

性质4 若行列式的某一行(列)的元素都是两数之和,则此行列式可以写成两个行列式的和,这两个行列式分别以这两个数为所在行(列)对应位置的元素,其他位置的元素与原行列式相同.即若设

则D=D1+D2.

证 只证性质对行成立.由行列式定义,

性质5 行列式的某一行(列)各元素乘以同一数后加到另一行(列)对应元素上去,行列式的值不变.即若设

将D的第i行元素乘以数k加到第s行元素对应位置的元素上,得到

则D=D1.

证 由性质4及性质3的推论3,得

在行列式的计算中,通常约定用字母ri表示行列式的第i行,字母cj表示行列式的第j列,并且引入以下记号:

(1)用ri↔rj表示第i行与第j行互换,用ci↔cj表示第i列与第j列互换;(www.daowen.com)

(2)用kri表示用数k乘以行列式的第i行,用kci表示用数k乘以行列式的第i列;

(3)用rj+kri表示用数k乘以行列式的第i行的各元素加到第j行上去,用cj+kci表示用数k乘以行列式的第i列的各元素加到第j列上去.

[例1.8] 设3阶行列式=M≠0,求下列行列式的值.

解 (1)由性质1,D1=D=M.

(2)由性质2,

(3)由性质2,

(4)由性质2的推论,D4=0.

(5)由性质3,

(6)由性质3,

(7)方法一

方法二

在例1.8的(6)中要特别注意,利用性质3提取公因子时,是按一行(列)提取的.而在(8)中要注意的是若利用性质4将D8完全分拆开,应得到8个行列式之和.

因为三角行列式容易计算,所以在行列式的计算中,常利用行列式的性质将它化为三角行列式进行计算,这种方法称为化三角法.

[例1.9] 利用化三角法,计算行列式.

[例1.10] 利用化三角法,计算n+1阶行列式.

解 将D的第2,3,…,n+1列都加到第1列,再提取公因子,得

再将第1列的-aj倍分别加到第j+1列(j=1,2,…,n),得

[例1.11] 计算爪形行列式

其中未写出的元素为零.

解 将D的第j列的倍都加到第1列(j=2,3,…,n),得

[例1.12] 设

利用化三角法,证明:D=D1D2.

* 对D1作适当的行运算ri+krj,可把D1化为下三角行列式

对D2作适当的列运算ci+k′cj,可把D2化为下三角行列式

因此,先对D的前k行作行运算ri+krj,然后对D的后n列作列运算ci+k′cj,把D化为下三角行列式

故,,即

同理,可以证明

以上两个结论可以作为公式使用.

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈