理论教育 行列式性质及计算线性代数

行列式性质及计算线性代数

时间:2023-11-07 理论教育 版权反馈
【摘要】:anjn在行列式D和D1中,都是取自不同行、不同列的n个元素的乘积,根据n阶行列式的第三种定义,这一项的符号由τ(1…jn)决定;而对行列式D1,这一项的符号由τ(1…、,第n+1行,即练习题(三)1.计算下列各行列式.;;;;;.2.证明以下各式.;.设a,b,c为互异实数,证明行列式的充分必要条件为a+b+c=0.3.求x的值使.4.已知abcd=1,证明:.5.计算n阶行列式:.

行列式性质及计算线性代数

行列式D的行列互换后得到的行列式称为行列式D的转置行列式,记作DT,即若

反之,行列式D也是行列式DT的转置行列式,即行列式D与行列式DT互为转置行列式.

性质1 行列式D与它的转置行列式DT相等.

例如:.

证明:行列式D中的元素aij(i,j=1,2,…,n)在DT中位于第j行第i列上,也就是说它的行标是j,列标是i,因此,将行列式DT按列自然序排列展开,得

这正是行列式D按行自然序排列的展开式,所以D=DT.

这一性质表明,行列式中的行、列的地位是对称的,即对于“行”成立的性质,对“列”也同样成立,反之亦然.

性质2(互换性)交换行列式的两行(列),行列式变号.

为了后续说明方便,用ri表示第i行,cj表示第j列,用ri↔rj(ci↔cj)表示交换第i行(列)与第j行(列).

例如:,将D进行r1↔r2后得,与D异号.

性质2可表示为.

证明:设行列式

将第i行与第s行(1≤i<s≤n)互换后,得到行列式

显然,乘积a1j1…aiji…asjs…anjn在行列式D和D1中,都是取自不同行、不同列的n个元素的乘积,根据n阶行列式的第三种定义,这一项的符号由(−1)τ(1…i…s…n)+τ(j1…ji…js…jn)决定;而对行列式D1,这一项的符号由(−1)τ(1…s…i…n)+τ(j1…ji…js…jn)决定.而排列1…i…s…n与排列1…s…i…n的奇偶性相反,所以(−1)τ(1…i…s…n)+τ(j1…ji…js…jn)=-(−1)τ(1…s…i…n)+τ(j1…ji…js…jn),即D1中的每一项都是D中的对应项的相反数,所以D=-D1.

例1 计算行列式.

解:

推论 若行列式有两行(列)的对应元素相同,则此行列式等于零.

证明:将行列式D 中对应元素相同的两行互换,结果仍是D,但由性质2有D=-D,所以D=0.

性质3(倍乘性)行列式某一行(列)所有元素都乘以同一数k,等于用数k乘此行列式.

推论 行列式中某一行(列)中的所有元素的公因子可以提到行列式符号的外面.

性质4 行列式中如果有两行(列)元素成比例,则此行列式等于零.

性质5(单行(列)可拆可加性)如果行列式的某一行(列)的各元素都是两个数的和,则此行列式等于两个相应的行列式的和,即

证明:

性质6(倍加性)把行列式的某一行 (列)的所有元素乘以数k加到另一行(列)的相应元素上,行列式的值不变.如将第i行乘以k加到第s行,可记为rs+k ×ri,即

证明:由性质4有

在计算行列式时,可以利用行列式的性质简化行列式的计算,通常将行列式化为上三角或者下三角行列式,再计算结果,此方法称为化三角形法.简化过程是利用性质对行列式的行与列进行变换,根据需要,引入下面记号:(www.daowen.com)

(1)ri↔rj(ci↔cj):交换第i行(列)与第j行(列);

(2)ri×k(ci×k):数k乘以第i行(列)的所有元素;

(3)ri+krj(ci+kcj):把第j行(列)的各元素乘以k加到第i行(列)相应的元素上.

例2 计算行列式.

解:这个行列式的特点是各行4个数的和都是6,把第2、3、4各列同时加到第1列,把公因子提出,然后把第1行×(-1)分别加到第2、3、4行上就成为三角行列式.具体计算如下:

例3 计算行列式.

解:

例4 计算n+1阶行列式.

解:将D的第2列、第3列、…、第n+1列全加到第1列上,然后从第1列提取公因子再将第1行乘以(−1)分别加到第2行、第3行、…、,第n+1行,即

练习题(三)

1.计算下列各行列式.

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6).

2.证明以下各式.

(1)

(2).

(3)设a,b,c为互异实数,证明行列式的充分必要条件为a+b+c=0.

3.求x的值使.

4.已知abcd=1,证明:.

5.计算n阶行列式:.

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