《线性代数》(同济第六版)课件
线性代数（同济教材,第六版）知识点的细分目录
线性代数（同济教材，第六版）知识点的细分目录第一章行列式0101 排列与逆序数0102 行列式定义0103 几个特殊行列式0104 行列式性质0105 行列式按行（列）展开0106 单元小结0107 单元测试第二章矩阵及其运算0201 矩阵的引入0202 矩阵的运算0203 矩阵的转置与对称矩阵0204 逆矩阵0205 伴随矩阵与克拉默法则0206 分块矩阵0207 单元小结0208 单元测试第三章矩阵的初等变换与线性方程组0301 矩阵的初等变换030101 用消元法求解线性方程组030102 矩阵的初等变换及其相关定理030103 矩阵之间的等价关系0302 初等矩阵030201 初等矩阵的定义030202 有关初等矩阵的定理030203 用初等变换求逆矩阵030204 用初等变换解矩阵方程0303 矩阵的秩030301 k阶子式的概念030302 矩阵秩的概念和基本性质030303 矩阵秩的计算030304 矩阵秩的性质续（放在辅导难点部分）0304 线性方程组的解030401 线性方程组解的判定030402 线性方程组的解法030403 两个推广（放在辅导难点部分）0305 单元小结0306 单元测试第四章向量组的线性相关性0401 向量组及其线性组合040101 n维向量空间的概念040102 向量组的线性组合040103 向量组之间的线性表示0402 向量组的线性相关性040201 线性相关、线性无关的概念040202 线性相关性的判定040203 线性相关、线性无关的性质0403 向量组的秩040301 最大线性无关组与向量组的秩040302 矩阵的秩与向量组的秩的关系040303 向量组之间的线性表示和秩的关系0404 线性方程组的解的结构040401 齐次线性方程组040402 非齐次线性方程组0405 向量空间040501 向量空间的概念040502 子空间040503 基、维数与坐标040504 过渡矩阵和坐标变换0406 单元小结0407 单元测试第五章相似矩阵及二次型0501向量的内积、长度及正交性050101向量的内积及长度050102向量的正交性050103施密特正交化方法050104正交矩阵及正交变换0502方阵的特征值与特征向量050201特征值与特征向量的概念050202特征值与特征向量的性质0503相似矩阵050301相似矩阵的概念及性质050302矩阵的相似对角化0504对称矩阵的对角化050401实对称矩阵050402实对称矩阵的正交对角化0505二次型及其标准型050501二次型及其标准形050502用正交变换化二次型为标准形0506用配方法化二次型为标准形0507正定二次型050701正定二次型的概念及惯性定理050702正定二次型的判定0508 单元小结0509 单元测试。
工程数学线性代数第六版课件
行列式的定义与性质
总结词
行列式是矩阵的一个重要数值指标， 表示由矩阵构成的平行多面体的体积 ，具有独特的性质和计算规则。
详细描述
行列式是由矩阵的元素按照一定规则计算 得出的一个数值，用符号D表示。行列式 D与矩阵A的行和列具有相同的秩，即D的 行和列向量构成的子空间与A的行和列向 量构成的子空间是相同的。
空间具有平移不变性、旋转不变性和对称性 等性质。
向量空间的概念与性质
向量空间定义
向量空间是指由向量构成的集合，其中向量 之间可以进行加法、减法和数乘等运算，且 满足一定的封闭性和结合律。
向量空间的性质
向量空间具有向量的加法、数乘和标量乘积 等运算性质，同时也有零向量、负向量的概
念。
向量空间的基与维数
详细描述
线性规划问题通常可以表示为在一组线性约束条件下 ，最大化或最小化一个线性目标函数。通过使用线性 代数的方法，可以求解线性规划问题，并得到最优解 。
应用案例二：投入产出分析
总结词
投入产出分析是一种分析经济活动中各部门之间相互 关系的方法。
详细描述
投入产出分析通常通过构建一个投入产出表来描述各部 门之间的相互关系。这个表是一个方阵，其中的元素表 示各个部门之间的投入产出关系。通过求解线性方程组 ，可以得出各个部门的总投入和总产出。
线性代数具有抽象性和严谨性，对于解决实际问题中涉及到的线性问题具 有很高的实用价值。
线性代数在数学和其他学科中都有广泛的应用，如物理学、经济学、计算 机科学等。
线性代数的应用领域
01
在物理学中，线性代数被广泛应用于量子力学、线 性动力学等领域的计算和解析。
02
在经济学中，线性代数可以用于统计分析、计量经 济学、投入产出分析等方面的计算和建模。
线性代数教案全(同济大学第六版)
线性代数教案第（1）次课授课时间（）基本内容备注第一节二、三阶行列式的定义一、二阶行列式的定义从二元方程组的解的公式,引出二阶行列式的概念。
设二元线性方程组⎩⎨⎧=+=+22222211212111bxaxabxaxa用消元法,当021122211≠-aaaa时,解得211222111212112211222112121221,aaaababaxaaaababax--=--=令2112221122211211aaaaaaaa-=,称为二阶行列式 ,则如果将D中第一列的元素11a,21a换成常数项1b,2b ,则可得到另一个行列式,用字母1D表示,于是有2221211ababD=按二阶行列式的定义,它等于两项的代数和：212221abab-,这就是公式（2）中1x的表达式的分子。
同理将D中第二列的元素a 12,a 22换成常数项b1,b2 ,可得到另一个行列式,用字母2D表示,于是有2121112babaD=按二阶行列式的定义,它等于两项的代数和：121211baba-,这就是公式（2）中2x的表达式的分子。
于是二元方程组的解的公式又可写为⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==DDxDDx2211其中0≠D例1.解线性方程组.1212232121⎪⎩⎪⎨⎧=+=-xxxx同样,在解三元一次方程组⎪⎩⎪⎨⎧=++=++=++333323213123232221211313212111bxaxaxabxaxaxabxaxaxa时,要用到“三阶行列式”,这里可采用如下的定义.二、三阶行列式的定义设三元线性方程组⎪⎩⎪⎨⎧=++=++=++333323213123232221211313212111bxaxaxabxaxaxabxaxaxa用消元法解得定义设有9个数排成3行3列的数表333231232221131211aaaaaaaaa记333231232221131211aaaaaaaaaD=322113312312332211aaaaaaaaa++=332112322311312213aaaaaaaaa---,称为三阶行列式,则三阶行列式所表示的6项的代数和,也用对角线法则来记忆：从左上角到右下角三个元素相乘取正号,从右上角到左下角三个元素取负号,即例2. 计算三阶行列式243122421----=D.(-14)例3. 求解方程094321112=xx（32==xx或）例4. 解线性方程组.5573422⎪⎩⎪⎨⎧=+-=++-=++-zyxzyxzyx解先计算系数行列式573411112--=D069556371210≠-=----+-=再计算321,,DDD第（ 2 ）次课授课时间（）第（ 3 ）次课授课时间（）基本内容备注第5节行列式按行（列）展开定义在n阶行列式中，把元素ija所处的第i行、第j列划去，剩下的元素按原排列构成的1-n阶行列式，称为ij a的余子式，记为ijM；而ijjiijMA+-=)1(称为ij a的代数余子式.引理如果n阶行列式中的第i行除ija外其余元素均为零，即：nnnjnijnjaaaaaaaD11111=.则：ijijAaD=.证先证简单情形：nnnnnaaaaaaaD212222111=再证一般情形：定理行列式等于它的任意一行（列）的各元素与对应的代数余子式乘积之和，即按行：()jiAaAaAajninjiji≠=+++02211按列：()jiAaAaAanjnijiji≠=+++02211证：（此定理称为行列式按行（列）展开定理）nnnniniinaaaaaaaaaD2121112110+++++++++=nnnninnnnnninnnnninaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa211121121211211211112110+++=).,2,1(2211niAaAaAaininiiii=+++=例1：335111243152113------=D.解:例2:21122112----=nD解: 21122112----=n D 211221100121---=+++nr r1+=n D n .从而解得 1+=n D n .例3．证明范德蒙行列式112112222121111---=n nn n nnn x x x x x x x x x D()1i j n i j x x ≥>≥=-∏.其中，记号“∏”表示全体同类因子的乘积.证 用归纳法因为 =-==1221211x x x x D ()21i j i j x x ≥>≥-∏ 所以，当2=n n=2时，（4）式成立.现设（4）式对1-n 时成立，要证对n 时也成立.为此，设法把nD 降阶；从第n 行开始，后行减去前行的1x 倍，有()()()()()()213112213311222221331111110000n n n n n n n n n x x x x x x x x x x x x x x x D x x x x x x x x x ---------=---（按第一列展开，并提出因子1x x i -）行列式一行（列）的各元素与另一行（列）对应第（ 4 ）次课授课时间（）第（5）次课授课时间（）基本内容备注第一节矩阵一、矩阵的定义称m行、n列的数表mnmmnnaaaaaaaaa212222111211为nm⨯矩阵，或简称为矩阵；表示为⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=mnmmnnaaaaaaaaaA212222111211或简记为nmijaA⨯=)(,或)(ijaA=或n m A⨯；其中ij a表示A中第i行，第j列的元素。
线性代数(第六版)课件：矩阵
30
a b c d
于是得
B
0 0 0
a 0 0
b a 0
c b a
，其中a ,
b,
c,
d
为任意数。
31
从前例
2 3
46
2 1
42
0 0
00 ,
还可看出，矩阵乘法不满足消去律：
AB O A O 或 B O ;
A(B C) O
AB AC , A O B C . 左消去律不成立；
9 3
84 ,
显然， AB BA 。
23
矩阵乘法的运算规律：
(1) ( AB)C A(BC) ; 矩阵乘法满足结合律！ (2) A(B C) AB AC , (B C)A BA CA ; 分配律
(3) k( AB) (kA)B A(kB) (其中k为数);
(4) AO O, OA O ; (5) AE EA A . 注意：交换律不成立。
4
例如 1 0 3 5 是一个 2 4 矩阵, 9 6 4 3
2 3 5 9 是一个 1 4 矩阵,
1 2
是一个 3 1 矩阵。
4
3 4
6 2
2 2
是一个 3 3 矩阵。
5
0
2
5
如果矩阵A=(aij)的行数与列数都等于n，则称A为 n 阶 矩阵 (或称 n 阶方阵 ) 。
.
kam1 kam2 kamn
14
数乘矩阵的运算规律： （设A、B 为 m n矩阵，k, l 为数）
(1) k( A B) kA kB ; (2) (k l)A kA lA ; (3) k(lA) (kl)A ; (4) 1A A，0A O . 加法和数乘合称为矩阵的线性运算。
同济版线性代数课件-第一节向量组及其线性组合
实际应用举例
电路分析
在电路分析中，经常需要求解由 基尔霍夫定律列出的线性方程组，
以确定各支路的电流或电压。
经济学
在经济学中，线性方程组常用于 描述市场均衡条件，如供求平衡、
投入产出分析等。
工程技术
在工程技术领域，如结构力学、 流体力学等，经常需要求解由物
理定律导出的线性方程组。
04 矩阵运算与性质回顾
分配律
矩阵乘法满足分配律， 即A(B+C)=AB+AC， (B+C)A=BA+CA。
数乘分配律
数乘运算满足分配律， 即k(A+B)=kA+kB， (k+l)A=kA+lA。
矩阵秩概念引入
矩阵秩的定义
矩阵A中不等于0的子式的最大阶 数称为矩阵A的秩，记作r(A)。
矩阵秩的性质
矩阵的秩满足一些基本性质，如
同济版线性代数课件-第一节向量 组及其线性组合
目录
• 向量组基本概念与性质 • 向量空间与子空间 • 线性方程组求解与讨论 • 矩阵运算与性质回顾 • 特征值与特征向量初步探讨 • 总结回顾与拓展延伸
01 向量组基本概念与性质
向量定义及表示方法
01
02
03
向量的定义
向量是既有大小又有方向 的量，常用带箭头的线段 表示。
矩阵基本运算规则回顾
加法运算
两个矩阵相加，要求它们的行数和列数分别相等， 相加时对应元素直接相加。
数乘运算
一个数与矩阵相乘，用该数乘以矩阵的每一个元 素。
乘法运算
两个矩阵相乘，要求第一个矩阵的列数等于第二 个矩阵的行数，相乘时对应元素相乘再相加。
矩阵性质总结
结合律
线性代数(同济六版)ch3
x1 x2 2 x3 3x1 x2 8 x3
0 0
x1 3 x2 9 x3 0
是否有非零解？
解由
1 1 5
A
1 3 1
1 1 3
2
8 9
1 1 5
r2 - r1 r3 - 3r1 r4 - r1
～
0
0 0
2 2 4
7
7 14
1 1 5
r3 - r2 r4 - 2r2
其中
Ax = b
x1
x
xxn2 ,
b1
b
bbm2 .
定理 3 n 元非齐次线性方程组 Ax = b 有解的充分必要条 件是 R(A) = R(B) , 其中 B = ( A b ) 为非齐次线性方程组 Ax = b 的增广矩阵.
证明 必要性 设非齐次线性方程组 Ax = b 有解，要证R(A) = R(B) . 用反证法, 假设R(A) < R(B) ，则 B可化成 行阶梯形矩阵
～
0
0 0
2 0 0
7
0 0
可知R(A)=2. 因为R(A)=2＜3
所以此齐次线性方程组有非
零解.
例2. 当 取何值时，齐次线性方程组
3
3x1 x1 2
x2 x2
x3 0 3x3 0
x2 x3 0
有非零解.
解 用初等行变换化系数矩阵
3 A3
1 2
1 3
r2～ r1
3 0
1 0 0
1 0 0
1 3 0
2 3,
2 0
0 0
3 1 0
1 0 1
1 1, 3
0
0
0 0
2 0 0 0
线性代数教案全(同济大学第六版)
线性代数教案第（1）次课授课时间（）1.教学内容: 二、三阶行列式的定义；全排列及其逆序数；阶行列式的定义2.时间安排: 2学时；3.教学方法: 讲授与讨论相结合；4.教学手段: 黑板讲解与多媒体演示.基本内容备注第一节 二、三阶行列式的定义一、二阶行列式的定义从二元方程组的解的公式,引出二阶行列式的概念。
设二元线性方程组 ⎩⎨⎧=+=+22222211212111b x a x a b x a x a用消元法,当021122211≠-a a a a 时,解得211222111212112211222112121221,a a a a b a b a x a a a a b a b a x --=--=令2112221122211211a a a a a a a a -=,称为二阶行列式 ,则如果将D 中第一列的元素11a ,21a 换成常数项1b ,2b ,则可得到另一个行列式,用字母1D 表示,于是有2221211a b a b D =按二阶行列式的定义,它等于两项的代数和: ,这就是公式（2）中 的表达式的分子。
同理将 中第二列的元素a 12,a 22 换成常数项b1,b2 ,可得到另一个行列式,用字母 表示,于是有2121112b a b a D =按二阶行列式的定义,它等于两项的代数和: ,这就是公式（2）中 的表达式的分子。
于是二元方程组的解的公式又可写为⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==D D x D D x 2211 其中0≠D例1. 解线性方程组 .1212232121⎪⎩⎪⎨⎧=+=-x x x x 同样,在解三元一次方程组⎪⎩⎪⎨⎧=++=++=++333323213123232221211313212111bx a x a x a b x a x a x a b x a x a x a 时,要用到“三阶行列式”,这里可采用如下的定义.二、三阶行列式的定义设三元线性方程组⎪⎩⎪⎨⎧=++=++=++333323213123232221211313212111bx a x a x a b x a x a x a b x a x a x a用消元法解得定义 设有9个数排成3行3列的数表333231232221131211a a a a a a a a a 记 333231232221131211a a a a a a a a a D =322113312312332211a a a a a a a a a ++=332112322311312213a a a a a a a a a ---,称为三阶行列式,则三阶行列式所表示的6项的代数和,也用对角线法则来记忆: 从左上角到右下角三个元素相乘取正号,从右上角到左下角三个元素取负号,即例2.计算三阶行列式 .(-14) 例3.求解方程 （ ） 例4.解线性方程组 解 先计算系数行列式573411112--=D 069556371210≠-=----+-= 再计算 321,,D D D515754101121-=--=D ,315534011222=--=D ,55730112123=---=D得 23171==D D x ,69312-==D D y ,6953-==D D z第（ 2 ）次课授课时间（）第（ 3 ）次课授课时间（）1.教学内容: 行列式按行（列）展开；2.时间安排: 2学时；3.教学方法: 讲授与讨论相结合；教学手段: 黑板讲解与多媒体演示.基本内容备注第5节 行列式按行（列）展开定义 在 阶行列式中, 把元素 所处的第 行、第 列划去, 剩下的元素按原排列构成的 阶行列式, 称为 的余子式, 记为；而 称为 的代数余子式.引理 如果 阶行列式中的第 行除 外其余元素均为零, 即: .则： .证 先证简单情形:再证一般情形:定理 行列式等于它的任意一行（列）的各元素与对应的代数余子式乘积之和, 即按行: 按列: 证:（此定理称为行列式按行（列）展开定理）nnn n ini i n a a a a a a a a a D212111211000000+++++++++=nnn n in n nnn n i n nn n n i n a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a 21112112121121121111211000000+++=).,2,1(2211n i A a A a A a in in i i i i =+++=例1 : . 解:例2: 21122112----=n D解: 21122112----=n D 211221100121---=+++nr r)()()()()()21331122213311n n n n n n n x x x x x x x x x x x -----, 并提出因子 ）()2321111--n n n x x x x x x()1-n 阶范德蒙行列式(1n x x -行列式一行（列）的各元素与另一行（列）对应各元素的代数余子式乘积之和为零第（ 4 ）次课授课时间（）1.教学内容: 克拉默法则；2.时间安排: 2学时；教学方法: 讲授与讨论相结合；4.教学手段: 黑板讲解与多媒体演示.4.教学手段：黑板讲解与多媒体演示.基本内容备注第（5）次课授课时间（）1.教学内容: 矩阵；矩阵的运算；2.时间安排: 2学时；3.教学方法: 讲授与讨论相结合；4.教学手段: 黑板讲解与多媒体演示。
线性代数(同济六版) 共五章 全
1
1
n(n1)
3.
(1) 2
1
§5 行列式的性质
性质 1 行列式与它的转置行列式相等.
性质 2 互换行列式的两行（列），行列式变号. 推论 两行（列）相同的行列式值为零. 性质 3 行列式的某一行（列）中的所有元素都乘以同一个 数 k , 等于用数 k 乘此行列式 . 推论 行列式中某一行（列）的公因子可以提到行列式符号 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.
例 1 排列 1 2 …… n 称为自然排列，它的逆序数为0 ，
所以是偶排列.
例 2 排列 3 2 5 1 4 的逆序数为
t (３２５１４) ＝０＋１＋０＋３＋１＝ 5
排列 3 2 5 1 4 为奇排列. 例 3 排列 n ( n −1 ) … 3 2 1 的逆序数为
nn 1
t ( n (n −1) … 3 2 1 ) = 0 + 1 + 2 + … + ( n − 1 ) =
321
t(123)=0 t(231)=2 t(312)=2
t(132)=1 t(213)=1 t(321)=3
a1 j1 a2 j2 a3 j3
(1) a a a t( j1 j2 j3 ) 1 j1 2 j2 3 j3
三阶行列式是 3 != 6 项 的代数和.
三阶行列式可以写成
aa a
11
12
b11 b12 b1n
D1
b21
b22
b2 n
,
bn1 bn2 bnn
其中，当 k≠ i , j 时, bkp = akp ;当 k = i , j 时，bip = ajp,, bjp = aip ,
同济大学出版社线性代数课件(完整版)
0 0
0 0 0 a44
0 0 0 a14
0 D2 0
0 a23 a32 0
0 0
a41 0 0 0
a11 a12 a13 a14
0 D3 0
a22 a23 a24 0 a33 a34
0 0 0 a44
a11 0 0 0
D4
a21 a32
a22 a32
0 a33
0 0
a41 a42 a43 a44
引进记号
a21 a22 a23
原则：行列式
主对角线 a11 a12 a13
a21 a22 a23 a11a22a33 a12a23a31 a13a21a32
副对角线 a31 a32 a33
a13a22a31 a12a21a33 a11a23a32
a11 a12
a1n
D a21 a22
a2n
(1) a a t( p1 p2 pn ) 1 p1 2 p2
p1 p2 pn
anpn
an1 an2 二、annn 阶行简列记式作的det定(a，ij 义)
1. n 阶行列式共有 n! 项．
其中a为ij 行列式D的(i, j)元
2. 每一项都是位于不同行不同列的 n 个元素的乘积．
b1 b2
求解公式为
请观察，此公式有何特点？
x1
x2
b1a22 a11a22 a11b2 a11a22
a12b2 a12a21 b1a21 a12a21
分母相同，由方程组的四个系数确定. 分子、分母都是四个数分成两对相乘再
相减而得.
二元线性方程组
同济大学线性代数课件__第五章相似矩阵及二次型
p3
0 4
30
设
1 0 1
P ( p1, p2 , p3 ) 0 1 0
1 1 4
则
1
P 1AP 2
2
31
性质：若l 是 A 的特征值, 即 Ax = lx (x≠0)，则
(1) kl 是 kA 的特征值(k是常数)，且 kAx = klx (2) lm 是 Am 的特征值(m是正整数)，且 Amx = lmx (3) 若 A可逆，则l-1是 A-1的特征值, 且 A-1x = l-1x
16
定义4 若 n 阶矩阵 A 满足 A A E 则称 A 为正交矩阵, 且 A1 A
令 A (1,2 , ,n )
A
A
1
2
(1
,
2
,
n
,n
)
11
21
n1
故
[i , j ] i j
ij
1, 0,
i i
j j
1 2 2 2
n 2
1 n 2 n
nn
17
特征值及二次型问题是线性代数的重要问题。
[ x ty, x ty] 0, t [ x, x] 2[ x, y]t [ y, y]t 2 0
(1) [ x, y ] = [ y, x ]; [ x, y]2 [x, x][ y, y]
(2) [lx, y] = l[ x, y ];
(3) [ x + y, z ] = [ x, z ] + [ y, z ];
解: (1) A2 2A 3E 有特征值 l 2 2l 3
(2) 3阶阵 A有特征值 1, -1, 2，故 | A | 2，A可逆。 A 3A 2E 有特征值 -1，-3，3
同济大学线性代数课件
x1 c 4
x x
2 3
c c
3
x 4 3
07.07.2020
5
消元法的三类变换： （1）对调二个方程的次序； （2）以非零的数 k 乘某个方程； （3）一个方程加上另一个方程的 k 倍．
由于三类变换都是可逆的， 因此变换前的方程组与变换后是同解的．
07.07.2020
6
定义1：下面三类变换称为矩阵的初等行变换:
(2 )E (i(k ) 1 ) E (i(1 ))E ,(i(k )T ) E (i(k )) k
( 3 ) E ( i ,j ( k ) 1 ) E ( i ,j ( k )E ) ( i ,j ( , k ) T ) E ( j , i ( k ))
07.07.2020
21
定理1： 设 A 为m×n 矩阵，则 (1) A r i rj E(i,j)A A c i cj A(E i,j)T
1 2 3 0 0 1 3 2 1
0 3
1 4
2 5
0 1
1 0
0 0
2 5
1 4
0 3
07.07.2020
26
A 1 (A ,E ) (E ,A 1 ) A1P1P2 Ps
P 1 P 2 P s ( A ,E ) ( E ,A 1 )
即 A ,E 初 等 行 变 换 E ， A 1
(1) E r i rj E(i,j)
(2) E r ik E(i(k)) (3)E r i kj r E (i,j(k))
07.07.2020
16
1
1
0
1
第i 行
1
E(i, j)
1
1
0
1
《线性代数》(同济第六版)课件
0 a33 a34
0
0 a44
a11 0 0 0
a21 a22 0 0
D4 = a32 a32 a33
0
a41 a42 a43 a44
解：
a11 0 D1 = 0 0
000
a22 0 0 a33
0 0 = a11a22a33a44
0
0 a44
0 0 0 a14
0 D2 =
0
0 a23 a32 0
0 0 = ( 1)t(4321)a14 a23 a33 a41 = a14 23a 33a 41a
解： a11a23a32a44和 a11a23a34a42.
例：计算行列式
a11 0 D1 = 0 0
000
a22 0
0
0 a33 0
0
0 a44
0 0 0 a14 0 0 a23 0 D2 = 0 a32 0 0 a41 0 0 0
a11 a12 a13 a14
0 D3 =
0 0
a22 a23 a24
思考题：符合标准次序的排列是奇排列还是偶排列？ 答：符合标准次序的排列（例如：123）的逆序数 等于零，因而是偶排列.
计算排列的逆序数的方法
设 p1 p2⋯ pn是 1, 2, …, n 这n 个自然数的任一排列，并
规定由小到大为标准次序.
先看有多少个比 p1大的数排在 p1前面，记为 t1； 再看有多少个比 p2大的数排在 p2前面，记为 t2;
线性代数（第六版）
6/3/2020
我们先讨论未知量的个数与方程 的个数相等的特殊情形. 在讨论这一类线性方程组时，我 们引入行列式这个计算工具.
3
第一章 行列式
同济版线性代数课件矩阵的初等变换
对应的元素上去（第 j 行的 k 倍加到第i 行上 记作ri krj）.
同理可定义矩阵的初等列变换(所用记号是 把“r”换成“c”)．
2、定义2 矩阵的初等列变换与初等行变换统 称为初等变换．
初等变换的逆变换仍为初等变换, 且变换类型 相同．
ri rj ri k ri krj
0 0 1
4 3 3
0 0 0 0 0
c3 c4 c4 c1 c2
c5 4c1 3c2 3c3
010011 000000
000 111 000 000
000 000 111 000
001 001 000 000
第三章 矩阵的初等变换与线性方程组
§1 矩 阵 的 初 等 变 换
一、矩阵的初等变换 二、消元法解线性方程组
一、矩阵的初等变换
1、定义 下面三种变换称为矩阵的初等行变换:
1 对调两行（对调i, j 两行,记作ri rj）； 2以数 k 0 乘以某一行的所有元素;
（第 i 行乘 k,记作 ri k）
二、消元法解线性方程组
同解方程组
分析：用消元法解下列方程组的过程．
引例 求解线性方程组
2 x1 x2 x3 x4 2, 1
4
x1 x2 2 x3 x1 6 x2 2 x3
x4 2 x4
4, 4,
2
32
(1)
3 x1 6 x2 9 x3 7 x4 9, 4
x2 x3 x4 0, 2x4 6,
x4 3,
1 2 3 4
x1 x2 2 x3 x4 4, 1
线性代数课件(完整版)同济大学
二元线性方程组
aa1211
x1 x1
a12 x2 a22 x2
b1 b2
求解公式为
x1
x2
b1a22 a11a22 a11b2 a11a22
a12b2 a12a21 b1a21 a12a21
请观察，此公式有何特点？ ➢分母相同，由方程组的四个系数确定. ➢分子、分母都是四个数分成两对相乘再
a31 a32 a33 a13a22a31 a12a21a33 a11a23a32
规律：
1. 三阶行列式共有6项，即3!项．
2. 每一项都是位于不同行不同列的三个元素的乘积．
3. 每一项可以写成 a1p1a2 p（2 a3正p3负号除外），其中
是1、2、3的某个排列.
p1 p2 p3
4. 当 p1 p2是p3偶排列时，对应的项取正号； 当 p1 p是2 p奇3 排列时，对应的项取负号.
注意：对角线法则只适用于二阶与三阶行列式.
例2 计算行列式
1 2 -4 D -2 2 1
-3 4 -2
解 按对角线法则，有
D 1 2 (2) 2 1 (3) (4) (2) 4 11 4 2 (2) (2) (4) 2 (3)
p1 p2 p3
其中 表示对1、2、3的所有排列求和. p1 p2 p3
二阶行列式有类似规律.下面将行列式推广到一般的情形.
二、n 阶行列式的定义
a11 a12 L a1n
D a21 a22 L MM
a2n
M (1) a a L a p1 p2L pn
t ( p1 p2L pn )
同济版线性代数课件-§3n阶行列式的定义
线性代数提供了一种系统的方法 来研究线性方程组、向量空间、
线性变换等基本概念和性质。
掌握线性代数对于理解和应用高 级数学工具，如微积分、概率论、
数值分析等具有重要意义。
行列式在线性代数中的地位
行列式是线性代数中的一个基 本概念，用于描述方阵的性质 和计算。
行列式在线性方程组、特征值、 矩阵的逆等问题的求解中发挥 着重要作用。
同济版线性代数课件 -§3n阶行列式的定 义
目录
CONTENTS
• 引言 • n阶行列式的定义 • n阶行列式的计算 • n阶行列式的应用 • n阶行列式的性质与定理 • 典型例题解析与课堂练习
01
引言
线性代数的重要性
线性代数是数学的一个重要分支， 广泛应用于各个学科领域，如物 理学、工程学、计算机科学等。
递推法
递推关系式
根据n阶行列式的特点，构造递推关 系式，通过已知的低阶行列式求解高 阶行列式。
典型递推式掌握一些典型Fra bibliotek递推式，如范德蒙德 行列式、克莱姆法则等，以便快速求 解相关问题。
数学归纳法
01
02
03
归纳假设
假设当n=k时，结论成立， 即k阶行列式满足某种性 质或等式。
归纳推理
证明当n=k+1时，结论也 成立。通常通过对k+1阶 行列式进行变换或分解， 利用归纳假设进行推导。
n阶行列式可以表示为一个n次多项式， 其变量为矩阵中的元素。
行列式的值是由其所有元素的代数余 子式通过求和计算得到的。
n阶行列式的性质
行列式与它的转置行列式相等。 互换行列式的两行（列），行列式变号。
行列式的某一行（列）的所有的元素都乘以同一数k，等于用数k乘此行列式。
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a14 a24 = a11a22a33a44 a34 a44
0 0 = a14a23a33a41 0 a44
a11 0 a21 a22 D4 = a32 a32 a41 a42
四个结论： (1) 对角行列式
a11 D= a22
= a11a22ann
ann
(2)
a1n
D= an1
规律：
1.三阶行列式共有6项，即3!项． 2.每一项都是位于不同行不同列的三个元素的乘积．
p p
是1、2、3的某个排列.
4.当p1p2p3 是偶排列时，对应的项取正号； 当 p1p2p3 是奇排列时，对应的项取负号.
所以，三阶行列式可以写成
a11 a12 D = a21 a22 a31 a32
a13 a23 = a11a22a33 +a12a23a31 +a13a21a32 a33 a13a22a31 a12a21a33 a11a23a32
a11 D2 = a21
b1 b2
则上述二元线性方程组的解可表示为
b1a22 a12b2 = D1 x1 = D a11a22 a12a21
a11b2 ba 1 21 x2 = a11a22 a12a21
D2 = D
例1
求解二元线性方程组 3x1 2x2 = 12
2x1 + x2 = 1
例3
求解方程
1 1 1 2 3 x = 0. 4 9 x2
解
方程左端
D = 3x2 + 4x +18 9x 2x2 12
= x2 5x + 6, 由 x2 5x+ 6 = 0 得
x = 2或 x = 3.
§2
全排列及其逆序数
引例 解
百位
用1、2、3三个数字，可以组成多少个没 有重复数字的三位数？
解
3 2 = 3 ( 4) = 7 0 因为 D = 2 1 12 2 = 12 ( 2) = 14 D1 = 1 1 3 12 = 3 24 = 21 D2 = 2 1
D1 14 所以 x1 = = = 2, D 7
D2 21 x2 = = = 3 D 7
二、三阶行列式
=
p1p2p3
( 1)
p t( p1
2 3
p ) 1p1 2p
a a a32
3
p
其中
p1p2p3
表示对1、2、3的所有排列求和.
二阶行列式有类似规律.下面将行列式推广到一般的情形.
二、n 阶行列式的定义
a11 a21 D= a12 a22 a1n a2n =
1) (
等于零，因而是偶排列.
计算排列的逆序数的方法
设 p1 p2 pn是 1, 2, …, n 这n 个自然数的任一排列，并
规定由小到大为标准次序. 先看有多少个比 p1大的数排在 p1前面，记为 t1； 再看有多少个比 p2大的数排在 p2前面，记为 t2;
……
最后看有多少个比 pn大的数排在 pn前面，记为 tn;
即n 个不同的元素一共有n! 种不同的排法.
3个不同的元素一共有3! =6种不同的排法 123，132，213，231，312，321 所有6种不同的排法中，只有一种排法 （123）中的数字是按从小到大的自然 顺序排列的，而其他排列中都有大的 数排在小的数之前. 因此大部分的排列都不是“顺序”，而 是“逆序”.
4
§1
二阶与三阶行列式
我们从最简单的二元线性方程组出发，探 求其求解公式，并设法化简此公式.
一、二元线性方程组与二阶行列式
二元线性方程组
a11x1 +a12x2 = b1 a21x 1+a x 22 = 2 b
2由消元法，得Fra bibliotek(a11a22 a12a21)x1 = b1a22 a12b2
0 0
0 0
0 0 D2 = 0
0 0
0
a41
a11 a21 D4 = a32 a41
a32 0
0
a23 0
0 0 0
a14 0 0
0 0 0 0
a22 a32 a42
a33
a43
a44
解：
a11 0 D1 = 0 0
0
0
a22 0 a33 0 0 a44
0 0
0 0
0 0 = a11a22a33a44 0
p
当 p1p2 pn是奇排列时，对应的项取负号.
思考题： 1= 1成立吗？ 答：符号 1 可以有两种理解： �若理解成绝对值，则 1 = + 1；
�若理解成一阶行列式，则 1= 1. 注意：当n = 1时，一阶行列式|a| = a，注意不要与
绝对值的记号相混淆. 例如：一阶行列式 1= 1.
定义 设有9个数排成3行3列的数表
引进记号
a11 a12 a13 a21 a22 a23 a31 a32 a33
原则：横行竖列
主对角线
副对角线
a11 a12 a13 a +a a21 a22 a 23 = a11 a 22 33 12 a 23 a 31 +a13 a 21 a32 a13a22a31 a12a21a33 a11a23a32 a31 a32 a33
原则：横行竖列
表达式 a11a22 a12a21 称为由该 数表所确定的二阶行列式，即
D=
a11
a12
a21 a22
= a11a22 a12a21
其中， aij(i = 1,2; j = 1,2) 称为元素.
i 为行标，表明元素位于第i 行； j 为列标，表明元素位于第j 列.
二阶行列式的计算 ——对角线法则
主对角线 副对角线
a11 a12 = a11a22 a12a21 a21 a22
即：主对角线上两元素之积－副对角线上两元素之积
a11x1 +a12x2 = b1 二元线性方程组 x +a x =b 若令
D=
a11 a12 a21 a22
(方程组的系数行列式)
b1 a12 D1 = b2 a22
3
3
故
二阶行列式的对角线法则 并不适用！
称为三阶行列式.
三阶行列式的计算 ——对角线法则
a11 a12 D = a21 a22
a13 a23
a31 a32
a33
实线上的三个元素的乘积冠正号， 虚线上的三个元素的乘积冠负号.
= a11a22a33 +a12a23a31 +a13a21a32 a13a22a31 a12a21a33 a11a23a32
D2 =
0 0
a41
0 a23 a32 0 0 0
a14 0 = ( 1)t(4321)a14 a 23 a 33 a 41 = a14 0 0
23 33 41
a a a
3× 4 其中 t(4321) = 0+1+ 2+ 3 = = 6. 2
a11 0 D3 = 0 0
a12 a22 0 0
a13 a23 a33 0
a11 a21 D= an1
0
a22
an2 ann
思考题：用定义计算行列式 0 1 D = 0 0 1 0 0 3 2 1 3 1 1 2 2 1
解：用树图分析
3 2
（2134）= 1 2 （2143）= 2 2 （2413）= 3 （2431）= 4
对于n 个不同的元素，可规定各元素之间的标准次序.
n 个不同的自然数，规定从小到大为标准次序.
定义 当某两个元素的先后次序与标准次序不同时，
就称这两个元素组成一个逆序.
例如 在排列32514中， 逆序 3 2 5 1 4 逆序 逆序
思考题：还能找到其它逆序吗？ 答：2和1，3和1也构成逆序.
20
定义 排列中所有逆序的总数称为此排列的逆序数. 排列i1 2 i in的逆序数通常记为 t(i1 2 i in). 奇排列：逆序数为奇数的排列. 偶排列：逆序数为偶数的排列. 思考题：符合标准次序的排列是奇排列还是偶排列？ 答：符合标准次序的排列（例如：123）的逆序数
a11x1 +a12x2 = b1 21 1 x +a 22 x 2 = b 2 a
其求解公式为
我们引进新的符号来表示“四个 数分成两对相乘再相减”.
a11 数表 a21
a12 a22
a11 a12 记号 a21 a22
b1a22 a12b2 x1 = a11a22 a12a21 b ba 11 2 1 21 a x = a12a21 2 a11a22
线性代数（第六版）
在以往的学习中，我们接触过二 元、三元等简单的线性方程组. 但是，从许多实践或理论问题里 导出的线性方程组常常含有相当 多的未知量，并且未知量的个数 与方程的个数也不一定相等.
我们先讨论未知量的个数与方程 的个数相等的特殊情形.
在讨论这一类线性方程组时，我 们引入行列式这个计算工具.
1
1 1 1 2 2 3
2 2
1
3
3 3
3种放法
十位
个位
2种放法
1种放法
共有 3×2×1= 6 种放法.
问题
把 n 个不同的元素排成一列，共有多少种不同的 排法？
定义 把 n 个不同的元素排成一列，叫做这 n 个元素 的全排列. n 个不同元素的所有排列的种数，通常用 Pn表示.
显然
P n = n (n 1)(n 2)321= n!