行列式《行列式按行(列)展开》课件
1-5行列式按行列展开ppt课件
a11 a22a33 a23a32 a12 a23a31 a21a33 a13 a21a32 a22a31
a11
a22 a32
a23 a33
a12
a21 a31
a23 a33
a13
a21 a31
a22 a32
在n 阶行列式中,把元素 aij 所在的第 i 行和第 j 列划去后,留下来的 n 1 阶行列式叫做元素aij 的余子式,记作 M ij .
记 Aij 1i j Mij, 叫做元素 a ij 的代数余子式.
例如
a11 a12 a13 a14
a11 a12 a14
a D a21 a22
2233 a24 M 23 a31 a32 a34
a31 a32 a33 a34
a41 a42 a44
a41 a42 a43 a44
A23 1 23 M 23 M 23 .
ai1, j1
ai 1,n
anj an, j1 ann
aij 0 0
1 i j2 ai1, j ai1, j1 ai1,n
anj an, j1 ann
aij 0 0
1 i j ai1, j ai1, j1 ai1,n
狼爪划到了左臂,厚实の衣裳不堪一击便撕裂了个大口子,血丝慢慢渗了出来,闻到这血腥味,黄狼更加兴奋地低嚎。
贺腾几次闪避开攻击,可每一次の涉险过关,身上便会多添道伤痕。突然黄狼又一高扑,他乘机一蹲身,抓住了一条狼腿,黄狼落地不稳一踉跄,匕首已刺进了它の肚子
3 行列式行列式的按行(列)展开
则根据归纳假设得证: Dn ( x 2 x1 )( x 3 x1 )( x n x1 ) ( x i x j )
( x i x j ).
n i j 1
n i j 2
作
业
P26 4(4), 9 补充: 利用范德蒙德行列式计算4阶行列式
1 1 1 1 16 8 2 4 D 81 27 3 9 256 64 4 16
D = ai 1 Ai 1 + ai 2 Ai 2 + = a1 j A1 j + a2 j A2 j + + ain Ain + anj Anj .
i , j 1,2,
, n
推论 行列式中任一行或列的元素与另一行对应元 素的代数余子式乘积之和为零。 ai 1 Aj 1 ai 2 Aj 2 ain Ajn 0, i j
1 1
例2 求解方程
1 x 0. x2
2 3 4 9
解
方程左端
D 3 x 2 4 x 18 9 x 2 x 2 12
x 2 5 x 6,
由 x 2 5 x 6 0 解得
x 2 或 x 3.
推论
行列式中任一行或列的元素与另一行 或列对应元素的代数余子式乘积之和 为零。即
a11 A11 a12 A12 a13 A13 a1 j A1 j
j 1
3
定理4 三阶行列式等于它的任一行或列的各元素 与其代数余子式乘积之和,即
D ai 1 Ai 1 ai 2 Ai 2 ai 3 Ai 3
a1 j A1 j a2 j A2 j a3 j A3 j ( j 1,2, 3)
第2讲 1.3行列式的性质 1.4行列式按行(列)展开
7 15 6 6 2. 5 38
记 交换 i、j 两行: ri rj ;交换i、j两列: ci c j
推论1 如果行列式有两行(列)完全相同,则此行
列式为零
证明 把相同的两行互换,有D=-D,所以 D=0
性质3 用数 k 乘行列式的某一行(列)中所有元素,等
于用数 k 乘此行列式
a11
a12
a1n
a11 a12
a1n
即 kas1 kas2
kasn k as1 as 2
asn
an1
an2
ann
an1 an2
ann
记 第 i 行乘以 k:kri;第j列乘以 k: kcj 推论1 若行列式D中某一行(列)的所有元素均为零,
则D=0.
推论2 行列式的某一行(列)中所有元素的公 因子 可以提到行列式符号的外面.
a 3a b 6a 3b c
d abcd 4a 3b 2c d 10a 6b 3c d
解 从第 4 行开始,后行减前行得,
r4 r3 a b
c
d
r3 r2 0 a a b a b c
r2 r1
D
0
a
2a b
3a 2b c
0 a 3a b 6a 3b c
r4 r3 a b c
a11 a12 a1n
s ai1 ai2 ain
s ai1 ai2 ain
t
k
kai1 kai2 kain
ai1 ai2 ain
0.
t
an1 an2 ann
an1 an2 ann
例1 设
a11 a12 a13
6a11 2a12 10a13
a21 a22 a23 1, 求 3a21 a22
线性代数第1章第4节行列式按行展开
a14 a24 a34 a44
a13 a23 a33
a21 M 12 a31 a41
a23 a33 a43
a24 a34 a44
11 2 M 12 M12 A12
A44 1
4 4
M 44 a21 a31
M 44 M 44
注意:行列式的每个元素都分别对应着一个余子式 和一个代数余子式.
8
由性质2,行列式互换两行(列)行列式变号, 得,
aij
0
0
D ( 1)i j 2 ai 1, j ai 1, j 1 ai 1,n anj
i j
a n , j 1
i j
ann
( 1) aij M ij ( 1)
Aij
而
D a13 A13 a23 A23 a33 A33 a43 A43 .
15.
25
所以 D (1) 5 2 (3) 0 (7) 1 (4)
例:已知四阶行列式D中第一行上元素分别为1, 2, 0, -4;
第三行上元素的余子式依次为6, x, 19, 2.试求x 的值.
2
, j3 ,, jn )
a2 j a3 j anj
2 3
n
a2 j a3 j anj 恰是 M 11 的一般项.
2 3 n
所以,
D a11 M11
a11 ( 1)11 M 11
a11 A11
7
(2) 设 D 的第 i 行除了 a ij 外都是 0 .
a11 a1 j a1n D 0 aij 0 ann
第一章 行列式 S3 行列式按行(列)展开
得
aaiijj
0
0
0
0
a1, j
a11
a1, j1
a1, j1
a1n
D (1)i1(1) j1 ai1, j ai1, j
ai1,1 ai1,1
ai1, j1 ai1, j1
ai1, j1 ai1, j1
ai1,n ai1,n
anj
an1
a a n, j1
n, j1
aij (1)(i j)2 Mij aij (1)i j Mij aij Aij
11
x2 xn
x
2 2
xn2
( xi x j ). (1)
ni j1
x1n1
x
n1 2
xnn1
证 用数学归纳法
1 D2 x1
1
x2
x2 x1
( xi x j ),
2i j1
当 n 2 时(1)式成立.
17
假设(1)对于 n 1阶范德蒙行列式成立,
对(1)式,由下而上依次从每一行减去上一行的x1倍,得
定理2 n(n≥2)阶行列式的任一行(列)元与另一行(列)对应 元的代数余子式乘积之和为零。即
ai1Ak1 ai2 Ak 2 或
a1 j A1t a2 j A2t
n
ain Akn ais Aks 0, (i k, i,k 1, 2, ,n) s1
n
anj Ant asj Ast 0, ( j t, j,t 1, 2, ,n) s1
3
a11 a12 a13 a14 D a21 a22 a23 a24 ,
a31 a32 a33 a34 a41 a42 a43 a44
a21 a23 a24 M12 a31 a33 a34 ,
线性代数课件14行列式按行列展开
13
定理4(Laplace展开定理): 在行列式 D 中任意 取k(1 k n-1)行,则由这 k 行元素所组成 的所有 k 阶子式与它们的代数余子式乘积之和等 于行列式 D .
14
例:计算行列式 21000 12100
D 0 1 2 1 0 00121 00012
选第一、二两行,则它们所组成的二阶子式共有10个, 其中非零子式只有三个,
Sds绝对是假的
11
1
Dn
n
(ai
a1)
a2
a3
i2
a a n2
n2
2
3
an an2
n
n
(ai a1)Dn1 i2
以此类推,可以得到行列式的值
Dn
(a j ai )
1i jn
11
定理3:行列式的某一行(列)的元素与另一行 (列)的对应元素的代数余子式乘积之和等于 零。即
n
aik Ajk ai1 Ai1 ai2 Ai2
(1) 2
a11
a 22 a32
a 23 a33
( 1) 3
a12
a 21 a31
a 23 a33
(1) 4 a13
a 21 a31
a 22 a32
a11 A11 a12 A12 a13 A13
容易看出行列式的值等于第一行元素与它们对应的代数 余子式乘积之和,于是我们可以得到下面的定理。
5
定理2:n阶行列式 D 等于它的任意一行(列) 所有元素与它们对应的代数余子式的乘积之和, 即 D ai1Ai1 ai2 Ai2 ain Ain (i 1, 2, , n) 或 D a1 j A1 j a2 j A2 j anj Anj ( j 1, 2, , n)
线性代数03-行列式按行(列)展开
1
3 4 c1 2c3 11
1
3 1
2 0 1 1 c4 c3
0010
1 5 3 3
5 5 3 0
511 (1)33 11 1 1
5 5 0
r2 r1
5 11 6 2 0 5 5 0
(1)13 6 2 40. 5 5
说明
定理3叫做行列式按行(列)展开法则, 利用这个法则降阶并结合行列式的性质, 可以简化行列式的计算.
思考 任意一个行列式是否都可以用较低阶的行列式表示?
在n 阶行列式中,把元素 aij 所在的第 i 行和第 j 列划去后,
留下来的n-1阶行列式叫做元素 aij 的余子式,记作Mij .
把 Aij 1 i j Mij 元素 aij 的代数余子式.
例如
a11 a12 a13 a14
D a21 a22 a23 a24 a31 a32 a33 a34
a41 a42 a43 a44
a11 a12 a14 M23 a31 a32 a34
a41 a42 a44
A23 1 23 M23 M23
结论 行标和列标是行列式中元素的唯一标识,有且仅有一 个余子式和一个代数余子式与行列式中每一个元素对应.
说明
(1)对于给定的 n 阶行列式 D det(aij ) ,元素
证明 我们以3阶行列式为例.
a11 a12 a13 a11 A11 a12 A12 a13 A13 a21 a22 a23
a31 a32 a33
把第1行的元素换成第2行的对应元素,则
a21 a22 a23
a21 A11 a22 A12 a23 A13 a21 a22 a23 0.
行列式按行(列)展开
a a a a a a a a a
D
xa
xa
c1 c2 cn
[ x ( n 2)a ] 1 x a 1 a
1 a
xa
xa
20
r2 r1 r3 r1 rn r1
1 [ x ( n 2)a ]0 0 0
ak 1 ak 2 akn an 2 ann
右端的行列式含有两个相同的行,值为 0 。
11
综上,得公式
D, (当k i) ak 1 Ai 1 ak 2 Ai 2 akn Ain 0,(当k i) D, (当l j) a1l A1 j a2 l A2 j anl Anj 0,(当l j)
a11 a12 a1n ai 1 0 0
a11 0
a12 a1n ai 2
a11 a12 a1n 0 ain
0 0
an1 an 2 ann
an1 an 2 ann
3 11
7 17 8
按第二列展开
7 25 8 0 3 0 11 5 2
1 ( 1)
2 2
0 3
5 9
5 2
按第二行展开
5 ( 1)
2 3
7 25 3 11
5(77 75) 10
19
例2:
xa a a a
a xa a a 1
a a a a
a a a
( xi a , i 1,2,3,4)
(可以化为箭形行列式)
r2 r1 r3 r1 r3 r1 r4 r1
【精选】1章4节 行列式按行(列)展开课件
计算行列式有了较为 上节我们学习了行列式的性质, 便捷的方法。
但是,在计算高阶甚至n阶行列式时, 化三角形的过程 依然不简单,特别是当计算的规律不明显时, 比如,
化a11下方为0的方法,与化a22下方为0的方法不同,
是否有方法将其分离、简化?
答案是肯定的,这就是按行(列)展开法, 也称降阶法。
为脱离繁琐的运算,从整体上分析行列式的运算 做好了准备。
6
引理 一个n阶行列式D, 若其中第i行所有元素除aij外 都为零,则该行列式等于aij与它的代数余子式Aij的乘积
即:D = aij Aij
证明见课本P 20。
这就是著名的行列式降阶计算法, 它的应用条件就是 其中i行所有元素除aij外都是0。
a13 a23 a33 a43
a14 a24 a34 a44
中,去掉元素a32所在的 第3行 和第2列, 将余下的元素
按原来位置重新排成的行列式
a11
M 32 a21
就叫元素a32的余子式,
a13 a23
a14 a24 a44
a41 a43
注意:元素aij与余子式Mij 相互一一对应。
4
例如 在四阶行列式
D
a11 a21 a31 a41
a12 a22 a32 a42
a13 a23 a33 a43
a14 a24 a34 a44
32 对M32乘上符号(-1) 得到的 a11 a13
A32 =(-1)32 M32 a21 a41
a23 a43
a14 a24 a44
就叫元素a32的代数余子式。 注意:元素a32的代数余子式A32 由a32的余子式M32乘上
行列式按行(列)展开定理
证 由定理1,行列式等于某一行的元素分别与它们 代数余子式的乘积之和.
10
a11
a12
a1n
ai1
ai2
a in
在行列式 D
ak1
ak 2
a kn
an1
3 1 1 2
5 1
例2 计算行列式 D
20
3 4 .
1 1
1 5 3 3 14
3 1 1 2
解
5 D
1
20
3 4 1 1
1 5 3 3
c1 2 c3 c4 c3
5 1 1 1 11 1 3 1
0 010 5 5 3 0
15
5 11
5 11
(1)33 11
1
1 r2 r1 6
2
0
5 5 0
的代数余子式.
a11 a12 a13 a14
例如
a21 a22 a23 a24 D
a31 a32 a33 a34
a41 a42 a43 a44
3
a11 a12 a14
M23 a31 a32 a34 a23 的余子式.
a41 a42 a44
A23
1
M 2 3 23
M23
a23 的代数余子式.
an
0
b 0
0
0
0 b
0
0
00
b
[(a1 a2 an ) b](b)n1
32
例9 x1 a a a
a x2 a a
D a
a
x3
1-5行列式按行(列)展开
将高阶行列式转化为低阶行列式
定义1.7 (余子式,代数余子式) 在Dn aij 中(n 2), 划去 aij 所在的第 i 行和第 j 列,
剩余的 n 1 阶行列式称为 aij 的余子式,记作 M ij , 而把 Aij det ( 1) i j M ij 称为 aij 的代数余子式.
k 3 2 k 2 2
xk 1 xk xk 1 ( xk 1 xk ) x ( xk 1 xk ) x ( xk 1 xk )
k 3 1 k 2 k 1
x ( x1 xk ) x ( x2 xk ) x ( x1 xk ) x ( x2 xk )
1 x1 1 k =(1 ) ( x1 xk )( x2 xk ) ( xk 1 xk ) x12
a21 a12 M12 a31 a11 a22 M 22 a31
Hale Waihona Puke a23 1 2 a21 , A12 ( 1) a33 a31 a13 2 2 a11 , A22 ( 1) a33 a31
a23 a33 a13 a33
定理1.3 D aij n 等于其任一行(列)
yi xi
系数 行列式为
1 1 D 1 1
x1 x2 x3 x4
2 x1 2 x2 2 x3 2 x4
3 x1 3 x2 3 x3 3 x4
1 x1 T D 2 x1 3 x1
1 x2 2 x2 3 x2
1 x3 2 x3 3 x3
1 x4 2 x4 3 x4
证明:用数学归纳法 (1)当 n = 2 时,D2 1 1 x2 x1 ,公式成立。 x1 x2
线性代数-行列式按行(列)展开
2
证明 用数学归纳法
x n1 n
11
D2 x1
x2
x2 x1
( xi x j )
2i j1
所以n=2时(1)式成立.
假设(1)对于n-1阶范德蒙行列式成立,从第n行开始,后行
减去前行的 x1倍:
1 0 Dn 0
1 x2 x1 x2 ( x2 x1 )
1 x3 x1 x3 ( x3 x1 )
行列式按行(列)展开
•对角线法则只适用于二阶与三阶行列式. •本节主要考虑如何用低阶行列式来表示高 阶行列式.
一、引言
a11 a12 a13 a21 a22 a23 a11a22a33 a12a23a31 a13a21a32 a31 a32 a33 a11a23a32 a12a21a33 a13a22a31
2 35
02 35
2 r2 (2)r110 0
3 7
1
7
2 10 (2)
2
r3 r1
66
0 66
20 (42 12) 1080.
3 5 2 1 例 设 D 1 1 0 5 , D的(i, j) 元的余子式和
1 3 1 3 2 4 1 3
10 0
M11 M21 M34 M41 A11 A21 A31 A41
1 5 2 1
1 5 2 1
1
1
0 5 r4 r3 1
1 0 5
1313
1 31 3
1 4 1 3
0 1 0 0
1 1
2 0
1 5
1 r1 2r3 1
x3
xn
n−1阶范德蒙德行列式
行列式按行(列)展开定理
解
M11 2 2 4 A11 (1)11 M11 4
1 0 M23 3 2 2
A23 (1)23 M 23 2
行列式的每个元素分别对应着一个余子式和一个
代数余子式。
4
(二)行列式展开定理
引理 若在n阶行列式D第i行中有一个元素 aij 0,其 余元素全为零,则
D aij Aij
an1
an2
ann
由行列式的性质4及引理,得
11
a11
a12
a1n
D ai1 0 0 0 ai2 0 0 0 0 ain
an1
an2
ann
a11 a12 a1n
a11 a12 a1n
a11 a12 a1n
ai1
0 0 0
ai2 0 0
0 ain
an1 an2 ann
1 0 0 an
解
n 1
a0 i1 ai
0
原式
0
1 11
a1
0
0 a2
0 0
a1a2 an (a0
n i 1
1 ai
)
.
0
0 0 an
31
a1 a1 0 0
0
例14 计算
a2 a2
0
0
0
“全加法”
0 0 0 an an 1 1 1 1 1
n1
解 0 a1 0 0 0
1 1 2
1 1 2
D 1 (1)21 4 3 1 1 (1)23 2 4 1
1 2 2
1 1 2
1 1 1
(1) (1)24 2 4 3
1 1 2
7 2418 1 ,
15
4行列式按行展开
0L 0
M
M
元素aij 在行列式 ai1, j L
M
ai1, j1 L M
ai 1,n M
anj L an, j1 L ann
中的余子式仍然是aij 在行列式 a11 L a1 j L a1n
M
M
D 0 L aij L
M 0 中的余子式 Mij .
M
M
M
an1 L anj L ann
aij L M 于是有 ai1, j L M
0L M ai1, j1 L M
0 M ai1,n aij Mij , M
anj L aij L
M
故 D 1 i j ai1, j L
M
an, j1 L 0L
M ai1, j1 L
M
ann 0
M
ai1,n 1 i j aijMij .
M
anj L an, j1 L ann
即 D aij Aij .
an1 an2 ann an1 an2 ann
an1 an2 ann
ai1 Ai1 ai 2 Ai 2 ain Ain
命题得证
i 1,2, ,n
推论 行列式任一行(列)的元素与另一行(列)的对应
元素的代数余子式乘积之和等于零,即
a A i1 j1 ai2 Aj2 ain Ajn 0, i j .
aij L
0L 0
M
M
M
得
D
1 i1
1
a j1 i1, j
L
ai1, j1 L
ai 1,n
M
M
M
anj L an, j1 L ann
aij L
0L 0
M
第四节行列式按一行(列)展开
第四节行列式按一行(列)展开将高阶行列式化为低阶行列式是计算行列式的又一途径,为此先引进余子式和代数余子式的概念.在n 阶行列式中,划去元素aij 所在的行和列,余下的n-1阶行列式(依原来的排法),称为元素aij 的余子式,记为Mij.余子式前面冠以符号(-1)i+j ,称为元素aij 的代数余子式,记为Aij =(-1)i+j Mij.例如四阶行列式11121314212223243132333441424344a a a a a a a a a a a a a a a a 中,元素23a 的余子式和代数余子式分别为11121423313234414244;a a a M a a a a a a =23232323(1)A M M +=-=-引理一个n 阶行列式D ,如果第i 行所有元素除ij a 外全为零,则行列式.ij ij D a A =证先证ij a 位于第1行第1列的情形,此时11212221200,nn n nna a a a D a a a = 这时第三节例4中当k=1时的特殊情形,按第三节例4的结论有11111111D a M a A ==.再证一般情形,此时1111100.j n ij n nj nna a a a D a a a = 我们将D 作如下的调换:把D 的第i 行依次与第i-1行,第i-2行,…,第1行对调,这样数ij a 就调到了第1行第j 列的位置,调换次数为i-1次;再把第j 列依次与第j-1列,第j-2列,…,第1列对调,数ij a 就调到了第1行第1列的位置,调换次数为j-1,总共经过(i-1)+(j-1)次对调,将数ij a 调到第1行第1列的位置,第1行其他元素为零,所得的行列式记为D 1,则,而ij a 在D 1中的余子式仍然是ij a 在D 中的余子式Mij ,利用前面的结果,有1ij ijD a M =于是1(1)(1)i j i j ij ij ij ijD D a M a A ++=-=-=定理4.1行列式等于它的任一行(列)的各元素与其对应的代数余子式的乘积之和,即D=ai 1Ai 1+ai2Ai2+…+ainAin(i=1,2,…,n),或D=a 1jA 1j +a2jA2j +…+anjAnj(j=1,2,…,n).证1112112120000000n i i inn n nn a a a D a a a a a a =++++++++++11121111211112112121212000000,n n n i i in n n nn n n nnn n nna a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a =+++根据引理有D=ai1Ai1+ai2Ai2+…+ainAin =∑nk=1aikAik(k=1,2,…,n).类似地,我们可得到列的结论,即D=a1jA1j +a2jA2j +…+anjAnj =∑nk=1akjAkj(j=1,2,…,n).这个定理称为行列式按行(列)展开法则,利用这一法则并结合行列式的性质,可将行列式降阶,从而达到简化计算的目的.例1再解第三节中例1.解25120010371412165927112346122110D -----==---1311126300(1)11311321021013(1)(3)10++--=-=--=-⨯--=-3×(-1)×(-1)×3=-9.例2计算行列式11211nnn nna b a b D c d c d =解按第1行展开有111121111000000n n n nn n na b a b D a c d c d d ----=11111211110(1)00000n n nn n n na b a b b c d c d c --+--+⨯-2(1)2(1)2(1)(),n n n n n n n n n n n a d D b c D a d b c D ---=-=-,以此作递推公式,得22(1)11112(2)111111222211111111111()()()()()()()()()(),n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n ni i i i i D a d b c D a d b c a d b c D a b a d b c a d b c a d b c c d a d b c a d b c a d b c a d b c --------------==-=--==---=---=-其中记号“∏”表示所有同类型因子的连乘积.例3证明范德蒙(Vandermonde)行列式1222212111112111()nn n i j n i j n n n nx x x D x x x x x x x x ≥≥---==-∏(4.1)证用数学归纳法证明.当n=2时,211211()i j n i j D x x x x ≥≥==-∏ (4.1)式成立.假设(4.1)式对n-1阶范德蒙行列式成立,要证(4.1)式对n 阶范德蒙行列式成立.为此,将Dn 降阶,从第n 行开始,后一行减前一行的1x 倍得2131122133112222213311111100()()()0()()()n n n n n n n n n x x x x x x D x x x x x x x x x x x x x x x x x x ------=------按第1列展开,并提取每一列的公因子,有232131122223111()()()n n n n n n n x x x D x x x x x x x x x ---=---上式右端行列式是n-1阶范德蒙行列式,由归纳假设它等于∏n ≥i >j ≥2(xi -xj ),故2131121()()()()().n n i j n i j i j n i j D x x x x x x x x x x ≥≥≥≥=----=-∏∏显然,范德蒙行列式不为零的充要条件是x 1,x 2,…,xn 互不相等.由定理4.1还可以得到下述推论.推论行列式任一行(列)的元素与另一行(列)的对应元素的代数余子式乘积之和等于零,即ai 1Aj 1+ai 2Aj 2+…+ainAjn=0,i ≠j ,或a1iA1j+a2iA2j +…+aniAnj=0,i ≠j .证作行列式(i ≠j)11121121212ni i ini i in n n nna a a a a a a a a a a a 则除其第j 行与行列式D 的第j 行不相同外,其余各行均与行列式D 的对应行相同.但因该行列式第i 行与第j 行相同,故行列式为零.将其按第j 行展开,便得ai 1Aj 1+ai 2Aj 2+…+ainAjn=0.同理可证a1iA1j+a2iA2j +…+aniAnj=0.将定理4.1与推论综合起来得∑nk=1aikAjk =D,i =j,0,i ≠j,或∑nk=1akiAkj =D,i =j,0,i ≠j.下面介绍更一般的拉普拉斯(Laplace)展开定理.先推广余子式的概念.定义4.1在一个n 阶行列式D 中,任意取定k 行k 列(k ≤n),位于这些行与列的交点处的k 2个元素,按原来的顺序构成的k 阶行列式M ,称为行列式D 的一个k 阶子式;而在D 中划去这k 行k 列后余下的元素,按原来的顺序构成的n-k 阶行列式N ,称为k 阶子式M 的余子式.若k 阶子式M 在D 中所在的行、列指标分别为i 1,i 2,…,ik 及j 1,j 2,…,jk ,则(-1)(i 1+i 2+…+ik )+(j 1+j 2+…+jk )N称为k 阶子式M 的代数余子式.如在五阶行列式111213141521222324255152535455a a a a a a a a a a a a a a a 中选定第2、第5行,第1、第4列,则二阶子式21245154a a M a a =的余子式121315323335424345a a a N a a a a a a =而代数余子式为2514(1).N N +++-=*定理4.2(拉普拉斯定理)设在行列式D 中任意选定k(1≤k ≤n-1)行(或列),则行列式D 等于由这k 行(列)元素组成的一切k 阶子式与它们对应的代数余子式的乘积之和.(不证)例4用拉普拉斯定理计算行列式12140121.10130131D -=解若取第1、第2行,则由这两行组成的一切二阶子式共有246C =个123456121114,,,010*********,,.121121M M M M M M ===-===--其对应的代数余子式为123456130301,,,311113131110,,.010301A A A A A A ==-===-=则由拉普拉斯定理得D=M1A1+M2A2+…+M6A6=(-1)×(-8)-2×(-3)+1×(-1)+5×1-6×3+(-7)×1=-7.注当取定一行(列)即k=1时,就是按一行(列)展开.从以上计算看到,采用拉普拉斯定理计算行列式一般并不简便,其主要是在理论上的应用.。
线性代数课件第一章
逆序. 一个排列中所有逆序的总数叫做这个排列的逆 序数.
在一个 n 阶排列中,任何一个数对不是构成逆序 就是构成顺序.如果我们把顺序的个数称为顺序数,则 一个 n 阶排列的顺序数与逆序数的和为 n(n –1)/2 .
a12a21) a12a21)
x1 x2
b1a22 a11b2
a12b2 b1a21
, .
当 a11a22 – a12a21 0 时,求得方程组(1)的解为
x1
x2
b1a22
a11a22 a11b2
a11a22
a12b2
a12a21 b1a21
a12a21
, .
(2)
为了记忆该公式,引入记号
(为偶排列). 带负号的三项列标排列:132 , 213 , 321
(为奇排列). 故三阶行列式可以写成
a11 a12 a13
a21 a22 a23 (1)t a1p1 a2 p2 a3 p3 ,
a31 a32 a33
其中 t 为排列 p1p2p3 的逆序数, 表示对1,2,3 三个 数的所有排列 p1p2p3 求和.
a11 a21
a12 a22
a11a22 a12a21
并称之为二阶行列式.其中 aij 称为行列式的元素,
aij 的两个下标表示该元素在行列式中的位置,第一个下
标称为行标, 表示该元素所在的行,第二个下标称为列
标,表示该元素所在的列,常称 aij 为行列式的(i , j ) 元1由a11成a11baaa1a1111b122二12二aaa22122b222阶22阶22ba1abaa行行11112aa22baa22ba11a1列12列22a22122baaa112式12式1222,.1b12的,,. 定即bb12 义aa,12(22 ,(22a)11b)2
《行列式按行展开》课件
对于任意n阶方阵A,其第i 行第j列的代数余子式Aij可 以表示为去掉第i行第j列后 的(n-1)阶子矩阵的行列式值 乘以(-1)^(i+j)。
行列式的性质还包括拉普拉 斯展开定理和克拉默法则等 。
拉普拉斯展开定理指出,一 个n阶行列式等于它的任意 一行的所有元素与其对应的 代数余子式的乘积之和;克 拉默法则则指出,如果线性 方程组的系数行列式不为0 ,则方程组有唯一解,且解 可以通过系数行列式和常数 项的代数余子式计算得出。
应的代数余子式相乘,得到最终结果。
行列式按行展开的
04
运算技巧
代数余子式的计算
代数余子式定义
在行列式中,去掉某行和某列后所得到的$n-1$阶行列式,乘以$(-1)^{i+j}$,其中$i$和$j$分别是去 掉的行号和列号,得到的项称为代数余子式。
代数余子式的计算方法
根据代数余子式的定义,可以通过递归的方式计算代数余子式。具体来说,可以将$n$阶行列式拆分 成若干个$n-1$阶子行列式,然后分别计算这些子行列式的代数余子式,最后将它们相加得到原$n$ 阶行列式的代数余子式。
03
总结词
行列式的值可以通过对角线元素计算得出。
05
02
详细描述
行列式是n阶方阵A的行列式,记作det(A)或 |A|,是一个标量,由n!项组成,每一项都是 n个不同行元素的代数余子式。
04
详细描述
行列式的值是由其对应的n阶方阵唯 一确定的,与矩阵的表示方式无关。
06
详细描述
对于一个n阶方阵A,其行列式的值可以通过 对角线元素计算得出,即 det(A)=a11*a22*...*ann。
《行列式按行展开》 ppt课件
目录
线性代数1.6行列式按行(列)展开
感谢您的观看
THANKS
某一行(列)的元素与另一行(列)的对应元素的代数余子式乘积之和等于零。即
$D = a_{i1}A_{ j1} + a_{i2}A_{ j2} + ldots + a_{in}A_{ jn} = 0$,其中 $i neq j$。
行列式等于它的任一行(列)的各元素与其对应的代数余子式乘积之和。即
$D = a_{i1}A_{i1} + a_{i2}A_{i2} + ldots + a_{in}A_{in}$ 或 $D = a_{1j}A_{1j} + a_{2j}A_{2j} + ldots + a_{nj}A_{nj}$。
行列式按行(列)展开的性质二
行列式中某一行(列)的所有元素都 乘以同一数 $k$,等于用数 $k$ 乘此 行列式。即:$D_1 = kD$。
行列式中如果有两行(列)元素成比 例,则此行列式等于零。
行列式按行(列)展开的性质三
若行列式中某一行(列)的所有元素 都是两数之和,则这个行列式可以拆 分为两个行列式的和,这两个行列式 分别由这两组数构成。
01
02
行列式是一个数值,由方阵中所 有元素的代数和计算得出。
03
行列式具有交换性质,即交换行 列式中两行(列)的位置,行列 式的值变号。
04
行列式按行(列)展开的意义
行列式按行(列)展开是计算行列式的 一种重要方法,特别是当行列式的阶数 较高时,直接计算往往比较困难,而按 行(列)展开可以简化计算过程。
行列式按行展开的步骤
01
1. 选择要展开的行(或列)。
02 2. 划去该元素所在的行和列,得到余子式。
03
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
c4 c3
0 010
5 5 3 0
5 11 (1)33 11 1 1
5 5 0
r2 r1
5 11 6 2 0 5 5 0
(1)13 6
2 8
2 40.
5 5 0 5
例2 证明范德蒙德(Vandermonde)行列式
1 11
x1 Dn x12ຫໍສະໝຸດ x2 xnx22x
2 n
( xi x j ). (1)
a11 a12 a14
1 33 a33 a21 a22 a24 .
a41 a42 a44
证 当 aij 位于第一行第一列时,
a11 0 0
D
a21
a22
a2n
an1 an2 ann
即有 D a11M11.
又 A11 1 11 M11 M11,
从而 D a11A11.
在证一般情形, 此时
ni j1
x1n1 x2n1 xnn1
证 用数学归纳法
1 D2 x1
1
x2
x2 x1
( xi x j ),
2i j1
当 n 2 时(1)式成立.
假设(1)对于 n 1 阶范德蒙德行列式成立,
Dn
1
1
0
x2 x1
0 x2 ( x2 x1 )
0 x2n2 ( x2 x1 )
1
x3 x1
x3 ( x3 x1 )
x
n2 3
(
x3
x1 )
1
xn x1 xn ( xn x1 )
xnn2 ( xn x1 )
按第1列展开,并把每列的公因子 ( xi x1 ) 提出, 就有
1
( x2 x1 )( x3 x1 )( xn x1 )
x2
x
n2 2
n-1阶范德蒙德行列式
,
ai1 ain
第i行
相同
第 j行
当 i j 时,
an1 ann
ai1 Aj1 ai 2 Aj2 ain Ajn 0, (i j).
同理 a1i A1 j a2i A2 j ani Anj 0, (i j).
关于代数余子式的重要性质
n aki Akj
k 1
D ij
D ,当 i
D ai1 Ai1 ai2 Ai2 ain Ain i 1,2,, n
证
a11
a12
a1n
D ai1 0 0 0 ai2 0 0 0 ain
an1
an2
ann
a11 a12 a1n
a11 a12 a1n
ai1 0 0 0 ai2 0
例如
a a a a 11
12
13
14
D a21 a22 a23 a24
a a a a 31
32
33
34
a a a a 41
42
43
44
a11 a12 a14 M 23 a31 a32 a34
a41 a42 a44
A23 123 M 23 M 23 .
a11 a12 a13 a14 D a21 a22 a23 a24 ,
aiijj
0
0
D
1 i1
1
a j1 i1, j
ai1, j1
ai 1,n
anj an, j1 ann
aiijj
0
0
1 i j2 ai1, j ai1, j1 ai1,n
anj an, j1 ann
aij 0 0
1 i j ai1, j ai1, j1 ai1,n
证 把行列式 D det(aij ) 按第 j 行展开,有
a11 a1n
ai1 ain
a j1 Aj1 a jn Ajn
,
a j1 a jn
an1 ann
把 a jk 换成 aik (k 1,,n),可得
a11 a1n
ai1 ain
ai1 Aj1 ain Ajn
11
x3 xn
x3n2
x
n n
2
Dn ( x2 x1 )( x3 x1 )( xn x1 ) ( xi x j )
ni j2
( xi x j ).
ni j1
推论 行列式任一行(列)的元素与另一行(列) 的对应元素的代数余子式乘积之和等于零,即
a A i1 j1 a A i2 j2 a A in jn 0, i j .
0
,当
i
j, j;
n aik Ajk
k 1
D ij
D ,当 i
0
,当
i
j, j;
其中
1 ,当 i j, ij 0 ,当 i j.
3 5 3 例3 计算行列式 D 0 1 0
7 72
解 按第一行展开,得
1 0 0 0 0 1
D 3
5 3
7 2 72 7 7
27.
5 3 1 2 0 1 7 2 52 例4 计算行列式 D 0 2 3 1 0 0 4 1 4 0 0 2 3 50
1 j
.
1 0 0n
anj an, j1 ann
故得
aaiijj
0
0
D 1 i j ai1, j ai1, j1 ai1,n 1 i j aijMij .
anj an, j1 ann
二、行列式按行(列)展开法则
定理3 行列式等于它的任一行(列)的各元 素与其对应的代数余子式乘积之和,即
an1 an2 ann
an1 an2 ann
a11 a12 a1n
0 0 ain ai1 Ai1 ai2 Ai2 ain Ain
i 1,2,,n
an1 an2 ann
例1 3 1 1 2 5 1 3 4
D 2 0 1 1 1 5 3 3
5 1 1 1
c1 2c3 11 1 3 1
一、余子式与代数余子式
例如
a11 a12 a13 a21 a22 a23 a11a22a33 a12a23a31 a13a21a32 a31 a32 a33 a11a23a32 a12a21a33 a13a22a31,
a11 a22a33 a23a32 a12 a23a31 a21a33 a13 a21a32 a22a31
a11 a1 j a1n
D 0 aij 0
an1 anj ann
把D的第i行依次与第i 1行,第i 2行,第1行对调, 0 aaiijj 0
得 D 1 i1 ai1,1 ai1, j ai1,n
an1 anj ann
再把D的第j列依次与第j 1列,第j 2列,第1列 对调, 得
anj an, j1 ann
aij 0 0
元素aij在行列式ai1, j ai1, j1 ai1,n 中的
anj an, j1 ann
余子式仍然是aij在
a11 a1 j a1n
D 0 aij 0 中的余子式 Mij .
an1 anj ann
aiij 0 0
于是有 ai1, j ai1, j1 ai1,n aij Mij ,
20 42 12 1080.
三、小结
1. 行列式按行(列)展开法则是把高阶行列 式的计算化为低阶行列式计算的重要工具.
2.
n
aki Akj
k 1
D ij
D ,当 i
0
,当
i
j, j;
n aik Ajk
k 1
D ij
D ,当 i
0
,当
i
j, j;
其中
1 ,当 i j, ij 0 ,当 i j.
行列式的每个元素分别对应着一个余子式和一
个代数余子式.
引理 一个 n 阶行列式,如果其中第 i 行所有 元素除 aij外都为零,那末这行列式等于aij与它的 代数余子式的乘积,即 D aij A.ij
a11 a12 a13 a14 例如 D a21 a22 a23 a24
0 0 a33 0 a41 a42 a43 a44
a31 a32 a33 a34 a41 a42 a43 a44
a21 a23 a24 M12 a31 a33 a34 ,
a41 a43 a44
A12 112 M12 M12 .
a11 a12 a13
M44 a21 a22 a23 , A44 1 44 M44 M44 .
a31 a32 a33
a11
a22 a32
a23 a33
a12
a21 a31
a23 a33
a13
a21 a31
a23 a33
在n 阶行列式中,把元素 aij 所在的第 i 行和第 j 列划去后,留下来的 n 1 阶行列式叫做元素aij 的余子式,记作 M ij .
记 Aij 1i j Mij, 叫做元素 a ij 的代数余子式.
思考题
设n阶行列式 1 2 3n 1 2 0 0
Dn 1 0 3 0 1 0 0n
求第一行各元素的代数余子式之和 A11 A12 A1n .
思考题解答
解 第一行各元素的代数余子式之和可以表示成
11 11
1 2 0 0
A11 A12 A1n 1
0
3
0
n!1
n j2
5 3 1 2 0 1 7 2 52 解 D 0 2 3 1 0 0 4 1 4 0 0 2 3 50
5 3 1 2
1 25 2 0 2
3
1
r2
2r1
2
5
2 4
3 1
1 4
0 4 1 4 r3 r1
2 35