计算行列式的一般方法

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行列式的计算技巧与方法总结

行列式的计算技巧与方法总结

行列式的几种常见计算技巧和方法2.1 定义法适用于任何类型行列式的计算,但当阶数较多、数字较大时,计算量大,有一定的局限性.例1 计算行列式004003002001000.解析:这是一个四级行列式,在展开式中应该有244=!项,但由于出现很多的零,所以不等于零的项数就大大减少.具体的说,展开式中的项的一般形式是43214321j j j j a a a a .显然,如果41≠j ,那么011=j a ,从而这个项就等于零.因此只须考虑41=j 的项,同理只须考虑1,2,3432===j j j 的这些项,这就是说,行列式中不为零的项只有41322314a a a a ,而()64321=τ,所以此项取正号.故004003002001000=()()241413223144321=-a a a a τ.2.2 利用行列式的性质即把已知行列式通过行列式的性质化为上三角形或下三角形.该方法适用于低阶行列式. 2.2.1 化三角形法上、下三角形行列式的形式及其值分别如下:nn n nn a a a a a a a a a a a a a2211nn333223221131211000000=,nn nnn n n a a a a a a a a a a a a a 2211321333231222111000000=. 例2 计算行列式nn n n b a a a a a b a a a a ++=+21211211n 111D .解析:观察行列式的特点,主对角线下方的元素与第一行元素对应相同,故用第一行的()1-倍加到下面各行便可使主对角线下方的元素全部变为零.即:化为上三角形.解:将该行列式第一行的()1-倍分别加到第2,3…(1n +)行上去,可得121n 11210000D 0n n na a ab b b b b +==.2.2.2 连加法这类行列式的特征是行列式某行(或列)加上其余各行(或列)后,使该行(或列)元素均相等或出现较多零,从而简化行列式的计算.这类计算行列式的方法称为连加法.例3 计算行列式mx x x x m x x x x mx D n n n n ---=212121.解: mx x mxx m x m xx x mxn ni in ni in ni i-----=∑∑∑===212121n Dmx x x m x x x m x n n nn i i --⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∑=2221111mm x x m x nn i i --⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∑=0000121()⎪⎭⎫ ⎝⎛--=∑=-m x m ni i n 11.2.2.3 滚动消去法当行列式每两行的值比较接近时,可采用让邻行中的某一行减或者加上另一行的若干倍,这种方法叫滚动消去法.例4 计算行列式()2122123123122121321D n ≥-------=n n n n n n n n nn.解:从最后一行开始每行减去上一行,有1111111111111111321D n ---------=n n 1111120022200021321----=n n 0111100011000011132122+-=-n n n ()()21211-++-=n n n .2.2.4 逐行相加减对于有些行列式,虽然前n 行的和全相同,但却为零.用连加法明显不行,这是我们可以尝试用逐行相加减的方法.例5 计算行列式111110000000000000D 32211n na a a a a a a ----=. 解:将第一列加到第二列,新的第二列加到第三列,以此类推,得:13210000000000000000D 321+----=n na a a a n()()()()()n n n a a a n a a a n 21n 21n 2211111+-=+--=+.2.3 降阶法将高阶行列式化为低阶行列式再求解. 2.3.1 按某一行(或列)展开例6 解行列式1221n 1000000000100001D a a a a a xx x x n n n-----=.解:按最后一行展开,得n n n n n a x a x a x a D ++++=---12211 .2.3.2 按拉普拉斯公式展开拉普拉斯定理如下:设在行列式D 中任意选定了()1-n k 1k ≤≤个行.由这k 行元素所组成的一切k 级子式与它们的代数余子式的乘积的和等于行列式D.即n n 2211A M A M A M D +++= ,其中i A 是子式i M 对应的代数余子式.即nn nn nn nn nnB A BC A •=0, nn nn nnnn nn B A B C A •=0.例7 解行列式γβββββγββββγλbbbaa a a n =D .解:从第三行开始,每行都减去上一行;再从第三列开始,每列都加到第二列,得βγβγγββββγλ---=0000D n b aa a a()()βγβγββββγλ---+-=0000021n b aa a a n ()()βγβγβγλ--•-+-=000021n ba n ()()[]()21n 2-----+=n ab n βγβλλγ.2.4 升阶法就是把n 阶行列式增加一行一列变成n+1阶行列式,再通过性质化简算出结果,这种计算行列式的方法叫做升阶法或加边法.升阶法的最大特点就是要找每行或每列相同的因子,那么升阶之后,就可以利用行列式的性质把绝大多数元素化为0,这样就达到简化计算的效果.其中,添加行与列的方式一般有五种:首行首列,首行末列,末行首列,末行末列以及一般行列的位置.例8 解行列式D=111110111110111110111110 .解:使行列式D 变成1+n 阶行列式,即111010110110101110011111D =.再将第一行的()1-倍加到其他各行,得:D=1101001001010001111111--------. 从第二列开始,每列乘以()1-加到第一列,得:100100000100000101111)1n D ------=( ()()1n 11n --=+.2.5数学归纳法有些行列式,可通过计算低阶行列式的值发现其规律,然后提出假设,再利用数学归纳法去证明.对于高阶行列式的证明问题,数学归纳法是常用的方法.例9 计算行列式βββββcos 211cos 200000cos 210001cos 210001cos=n D .解:用数学归纳法证明. 当1=n 时,βcos 1=D . 当2=n 时,ββββ2cos 1cos 2cos 211cos 22=-==D .猜想,βn D n cos =.由上可知,当1=n ,2=n 时,结论成立.假设当k n =时,结论成立.即:βk D k cos =.现证当1+=k n 时,结论也成立.当1+=k n 时,βββββcos 211cos 200000cos 210001cos 210001cos 1=+k D .将1+k D 按最后一行展开,得()βββββcos 20cos 21001cos 21001cos cos 21D 111k •-=++++k k()10cos 21001cos 21001cos 11 βββkk ++-+ 1cos 2--=k k D D β.因为βk D k cos =,()()βββββββsin sin cos cos cos 1cos 1k k k k D k +=-=-=-,所以1+k D 1cos 2--=k k D D βββββββsin sin cos cos cos cos 2k k k --= ββββsin sin cos cos k k -= ()β1cos +=k .这就证明了当1+=k n 时也成立,从而由数学归纳法可知,对一切的自然数,结论都成立. 即:βn D n cos =.2.6 递推法技巧分析:若n 阶行列式D 满足关系式021=++--n n n cD bD aD .则作特征方程02=++c bx ax .① 若0≠∆,则特征方程有两个不等根,则1211--+=n n n Bx Ax D .② 若0=∆,则特征方程有重根21x x =,则()11-+=n n x nB A D . 在①②中, A ,B 均为待定系数,可令2,1==n n 求出.例10 计算行列式94000005940000000594000005940000059D n=.解:按第一列展开,得21209---=n n n D D D .即020921=+---n n n D D D .作特征方程02092=+-x x .解得5,421==x x .则1154--•+•=n n n B A D .当1=n 时,B A +=9; 当2=n 时,B A 5461+=. 解得25,16=-=B A ,所以1145++-=n n n D .3、行列式的几种特殊计算技巧和方法3.1 拆行(列)法3.1.1 概念及计算方法拆行(列)法(或称分裂行列式法),就是将所给的行列式拆成两个或若干个行列式之和,然后再求行列式的值.拆行(列)法有两种情况,一是行列式中有某行(列)是两项之和,可直接利用性质拆项;二是所给行列式中行(列)没有两项之和,这时需保持行列式之值不变,使其化为两项和. 3.1.2 例题解析例11 计算行列式nn n n a a a a a a a a --------=-1110000011000110001D 133221.解:把第一列的元素看成两项的和进行拆列,得nn n n a a a a a a a a --+-+--+-+--=-11010000001100001010001D 133221.1101000001100010000110001000001100011000113322113322nn n nnn a a a a a a a a a a a a a a a -------+-------=--上面第一个行列式的值为1,所以nn n n a a a a a a a ------=-1101000010011D 13321111--=n D a .这个式子在对于任何()2≥n n 都成立,因此有111--=n n D a D()()n n n a a a a a a D a a 2112112211111---+++-==--=()∏∑==-+=ij j ii a 1n111.3.2 构造法3.2.1 概念及计算方法有些行列式通过直接求解比较麻烦,这时可同时构造一个容易求解的行列式,从而求出原行列式的值. 3.2.2 例题解析例12 求行列式n nn nn nn n nnn x x x x x x x x x x x x D21222212222121111---=.解:虽然n D 不是德蒙德行列式,但可以考虑构造1+n 阶的德蒙德行列式来间接求出n D 的值. 构造1+n 阶的德蒙德行列式,得()nnnn nn n nn n n n nn n n nx x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x f21111211222221222221211111--------=. 将()x f 按第1+n 列展开,得()n n n n n n n n x A x A x A A x f 1,111,1,21,1++-+++++++= ,其中,1-n x的系数为()()n n n n n n D D A -=-=+++11,1.又根据德蒙德行列式的结果知()()()()()∏≤<≤----=ni j j in x xx x x x x x x f 121 .由上式可求得1-n x 的系数为()()∏≤<≤-+-ni j j in x xx x x 121 .故有()()∏≤<≤-+++=ni j j in n x xx x x D 121 .3.3 特征值法3.3.1 概念及计算方法设n λλλ ,,21是n 级矩阵A 的全部特征值,则有公式 n A λλλ 21=.故只要能求出矩阵A 的全部特征值,那么就可以计算出A 的行列式.3.3.2 例题解析例13 若n λλλ ,,21是n 级矩阵A 的全部特征值,证明:A 可逆当且仅当它的特征值全不为零. 证明:因为n A λλλ 21=,则A 可逆()n i i n 2,1000A 21=≠⇔≠⇔≠⇔λλλλ. 即A 可逆当且仅当它的特征值全不为零.4、几类特殊的行列式的巧妙计算技巧和方法4.1 三角形行列式4.1.1 概念形如nn n n n a a a a a a a a a a 333223221131211,nnn n n a a a a a a a a a a321333231222111这样的行列式,形状像个三角形,故称为“三角形”行列式.4.1.2 计算方法 由行列式的定义可知,nn nnn nn a a a a a a a a a a a a a2211333223221131211000000=,nn nnn n n a a a a a a a a a a a a a 2211321333231222111000000=. 4.2 “爪”字型行列式4.2.1 概念形如nn na c a c a cb b b a2211210,nn n c a c a c a a b b b2211012,n nn b b b a a c a c a c 211122,121122a b b b c a c a c a n n n这样的行列式,形状像个“爪”字,故称它们为“爪”字型行列式. 4.2.2 计算方法利用对角线消去行列式中的“横线”或“竖线”,均可把行列式化成“三角形”行列式.此方法可归纳为:“爪”字对角消竖横. 4.2.3 例题解析例14 计算行列式na a a a 111111321,其中.,2,1,0n i a i =≠分析:这是一个典型的“爪”字型行列式,计算时可将行列式的第.),3,2(n i i =列元素乘以ia 1-后都加到第一列上,原行列式可化为三角形行列式.解:na a a a 111111321nni ia a a a a 00011113221∑=-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=∑=ni i n a a a a a 21321. 4.3 “么”字型行列式4.3.1 概念形如n n n b b b a a c a c a c 211122,nn na b c a b c a b c a2221110,n n nc a c a c a a b b b 2211012,0111222a cb ac b a c b a nn n ,121122c a c a b a b c a b nnn,n n n a c a c a c b b b a2211210,0121122a b b b c a c a c a nnn,nnn b a b c b a b a c a c 12211201这样的行列式,形状像个“么”字,因此常称它们为“么”字型行列式. 4.3.2 计算方法利用“么”字的一个撇消去另一个撇,就可以把行列式化为三角形行列式.此方法可以归纳为:“么”字两撇相互消.注意:消第一撇的方向是沿着“么”的方向,从后向前,利用n a 消去n c ,然后再用1-n a 消去1-n c ,依次类推. 4.3.3 例题解析例15 计算1+n 阶行列式nn n b b b D 1111111111----=-+ .解:从最后一行开始后一行加到前一行(即消去第一撇),得nnn ni ini in b b b bb D 11111111-+--+-=-==+∑∑()()()⎪⎭⎫ ⎝⎛+--•-=∑=+ni i nn n b 121111()()⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=∑=+ni i n n b 12311.4.4 “两线”型行列式4.4.1 概念形如nnn a b b b a b a0000000012211-这样的行列式叫做“两线型”行列式. 4.4.2 计算方法对于这样的行列式,可通过直接展开法求解. 4.4.3 例题解析例16 求行列式nn n n a b b b a b a00000000D 12211-=. 解:按第一列展开,得()1221112211000010000-+-+-+=n n n nn n b b a b b a b b a a D()n n n b b b a a a 211211+-+=.4.5 “三对角”型行列式4.5.1 概念形如ba ab ba ab b a abb a ab b a +++++10000000000100000100000这样的行列式,叫做“三对角型”行列式. 4.5.2 计算方法对于这样的行列式,可直接展开得到两项递推关系式,然后变形进行两次递推或利用数学归纳法证明. 4.5.3 例题解析例17 求行列式ba ab ba ab b a abb a ab b a n +++++=10000000000100000100000D.解:按第一列展开,得()ba ab ba b a ab b a abb a ab D b a n n +++++-+=-100000010000100000D 1()21---+=n n abD D b a .变形,得()211D ----=-n n n n aD D b aD .由于2221,b ab a D b a D ++=+=, 从而利用上述递推公式得()211D ----=-n n n n aD D b aD ()()n n n n b aD D b aD D b =-==-=---122322 .故()nn n n n n n n n n b ab b a D a b b aD a b aD D ++++==++=+=------12211121 n n n n b ab b a a ++++=--11 .4.6 Vandermonde 行列式4.6.1 概念形如113121122322213211111----n nn n n nna a a a a a a a a a a a这样的行列式,成为n 级的德蒙德行列式.4.6.2 计算方法通过数学归纳法证明,可得()∏≤<≤-----=11113121122322213211111i j j i n nn n n nna a a a a a a a a a a a a a. 4.6.3 例题解析例18 求行列式n nn nn nn n nnn x x x x x x x x x x x x D21222212222121111---=.解:虽然n D 不是德蒙德行列式,但可以考虑构造1+n 阶的德蒙德行列式来间接求出n D 的值. 构造1+n 阶的德蒙德行列式,得()nnnn nn n nn n n n nn n n nx x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x f21111211222221222221211111--------=. 将()x f 按第1+n 列展开,得()n n n n n n n n x A x A x A A x f 1,111,1,21,1++-+++++++= , 其中,1-n x 的系数为()()n n n n n n D D A -=-=+++11,1.又根据德蒙德行列式的结果知()()()()()∏≤<≤----=ni j j in x xx x x x x x x f 121 .由上式可求得1-n x 的系数为()()∏≤<≤-+-ni j j in x xx x x 121 ,故有()()∏≤<≤-+++=ni j j in n x xx x x D 121 .5、行列式的计算方法的综合运用有些行列式如果只使用一种计算方法不易计算,这时就需要结合多种计算方法,使计算简便易行.下面就列举几种行列式计算方法的综合应用.5.1 降阶法和递推法例19 计算行列式2100012000002100012100012D=n .分析:乍一看该行列式,并没有什么规律.但仔细观察便会发现,按第一行展开便可得到1-n 阶的形式.解:将行列式按第一行展开,得212D ---=n n n D D . 即211D ----=-n n n n D D D .∴12312211=-=-==-=----D D D D D D n n n n . ∴()()111111---++++==+=n n n n D D D()121+=+-=n n .5.2 逐行相加减和套用德蒙德行列式例20 计算行列式43423332232213124243232221214321sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin 1sin 1sin 1sin 11111D ϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕ++++++++++++=解:从第一行开始,依次用上一行的()1-倍加到下一行,进行逐行相加,得43332313423222124321sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin 1111ϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕ=D .再由德蒙德行列式,得()∏≤<≤-==4143332313423222124321sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin 1111i j j i D ϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕ.5.3 构造法和套用德蒙德行列式例21 求行列式n nn nn nn n nnn x x x x x x x x x x x x D21222212222121111---=.解:虽然n D 不是德蒙德行列式,但可以考虑构造1+n 阶的德蒙德行列式来间接求出n D 的值. 构造1+n 阶的德蒙德行列式,得()nnnn nn n nn n n n nn n n nx x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x f21111211222221222221211111--------=. 将()x f 按第1+n 列展开,得()n n n n n n n n x A x A x A A x f 1,111,1,21,1++-+++++++= ,其中,1-n x 的系数为()()n n n n n n D D A -=-=+++11,1.又根据德蒙德行列式的结果知()()()()()∏≤<≤----=ni j j in x xx x x x x x x f 121 .由上式可求得1-n x 的系数为()()∏≤<≤-+-ni j j in x xx x x 121 .故有()()∏≤<≤-+++=ni j j in n x xx x x D 121 .。

行列式的运算法则

行列式的运算法则

行列式的运算法则行列式是线性代数中的一个重要概念,它在矩阵运算和方程组求解中起着重要的作用。

行列式的运算法则是指对于不同类型的行列式,我们可以通过一系列的运算来求得其值。

本文将介绍行列式的运算法则,包括行列式的定义、性质以及常见的运算方法。

1. 行列式的定义行列式是一个数学概念,用来描述一个方阵(即行数等于列数的矩阵)所固有的一种性质。

对于一个n阶方阵A,其行列式记作det(A),可以通过以下方法来计算:- 当n=1时,det(A) = a11,即一个1阶方阵的行列式就是它的唯一元素。

- 当n=2时,det(A) = a11 * a22 - a12 * a21,即一个2阶方阵的行列式是其主对角线上元素的乘积减去次对角线上元素的乘积。

- 当n>2时,可以通过递归的方法将n阶方阵的行列式表示为n-1阶方阵的行列式的线性组合,直到n=2时再利用上述方法计算。

2. 行列式的性质行列式具有许多重要的性质,其中包括:- 互换行列式的两行(列)会改变行列式的符号,即det(-A)= (-1)^n * det(A),其中n为方阵的阶数。

- 如果方阵A的某一行(列)全为0,则det(A) = 0。

- 如果方阵A的两行(列)成比例,则det(A) = 0。

- 如果方阵A的某一行(列)是另一行(列)的线性组合,则det(A) = 0。

- 如果方阵A的某一行(列)加上另一行(列)的k倍,行列式的值不变。

3. 行列式的运算法则在实际应用中,我们经常需要对行列式进行一系列的运算,常见的运算包括:- 行列式的加法:如果方阵A、B的行数和列数相等,则它们的行列式可以相加,即det(A + B) = det(A) + det(B)。

- 行列式的数乘:如果方阵A的行列式为det(A),则kA的行列式为k^n * det(A),其中k为常数,n为方阵的阶数。

- 行列式的乘法:如果方阵A、B的行数和列数相等,则它们的行列式可以相乘,即det(AB) = det(A) * det(B)。

行列式的几种计算方法7篇

行列式的几种计算方法7篇

行列式的几种计算方法7篇第1篇示例:行列式是线性代数中的一个重要概念,它是一个方阵中的一个数值,可以帮助我们判断矩阵的性质,计算行列式的值是线性代数中的基础技能之一。

下面我们将介绍几种行列式的计算方法以及其应用。

一、直接展开法计算行列式最基本的方法就是直接展开法。

以3阶行列式为例,一个3阶方阵的行列式可以表示为:\[\begin{vmatrix}a &b &c \\d &e &f \\g & h & i\end{vmatrix}\]通过公式展开,可以得到:\[\begin{aligned}\begin{vmatrix}a &b &c \\d &e &f \\g & h & i\end{vmatrix} & = aei + bfg + cdh - ceg - bdi - afh \\& = a(ei - fh) - b(di - fg) + c(dh - eg)\end{aligned}\]这样就可以直接计算出行列式的值。

但是这种方法比较繁琐,不适用于高阶行列式的计算。

二、拉普拉斯展开法\[\begin{vmatrix}a_{11} & a_{12} & \cdots & a_{1n} \\a_{21} & a_{22} & \cdots & a_{2n} \\\vdots & \vdots & & \vdots \\a_{n1} & a_{n2} & \cdots & a_{nn} \\\end{vmatrix}\]以第一行为例,可以按照以下公式展开:\[ \text{det}(A) = a_{11}C_{11} + a_{12}C_{12} + \cdots +a_{1n}C_{1n} \]C_{ij}表示元素a_{ij}的代数余子式,通过递归计算代数余子式,最终可以得到行列式的值。

行列式一般计算方法

行列式一般计算方法

行列式一般计算方法行列式是线性代数中的一个非常重要的概念,它可以用来求解线性方程组的解,以及描述线性变换对向量的影响。

计算行列式的方法有多种,下面将分别介绍其一般计算方法。

一、按行列式定义法计算行列式按行列式定义法计算行列式的过程是比较繁琐的,但是却是最基本的计算方法。

其步骤如下:1. 先将行列式按行或按列展开,选择展开方向根据具体情况而定。

2. 按照“代数和减差积”的方法计算每一项的值。

3. 将所有项的值相加,得出行列式的值。

二、按初等变换法计算行列式按初等变换法计算行列式的前提是行列式的值不变,即任何两行或两列的互换或倍乘不改变行列式的值。

其计算方法如下:1. 对行列式进行初等变换,即交换行或列,或用一个数乘以某一行或某一列。

2. 对变换后的行列式按行列式定义法进行计算。

三、按行列式的性质计算行列式按行列式的性质计算行列式是一种更加简便的计算方法,其前提是必须知道行列式的性质。

常用的行列式性质有以下几条:1. 行列式的某一行(列)中所有元素成比例,行列式的值等于其中一个元素乘以其他行(列)中对应元素的代数和。

2. 行列式的某一行(列)中所有元素都为0,行列式的值等于0。

3. 行列式的两行(列)互换,行列式的值变号。

4. 行列式的某一行(列)加上另一行(列)的 t 倍,行列式的值不变。

基于以上行列式的性质,可以运用三个简单的步骤来计算行列式:1. 将行列式化为上、下三角形。

2. 计算三角形对角线上各元素的乘积之和,再将这些值相乘。

3. 根据行列式性质调整符号和值。

这种计算方法比较适用于行列式的规模较大的情况,可以大大简化计算过程。

综上所述,计算行列式的方法比较丰富,可以根据具体情况选择不同的方法来计算。

行列式的计算是线性代数中的重要内容,对于理解线性代数的概念和方法有着巨大的帮助。

行列式的计算方法和技巧大总结

行列式的计算方法和技巧大总结

行列式的计算方法和技巧大总结行列式是线性代数中的一个重要概念,用于表示线性方程组的性质和解的情况。

在计算行列式时,有许多方法和技巧可以帮助我们简化计算过程。

以下是行列式计算方法和技巧的大总结。

1. 二阶矩阵行列式:对于一个2x2的矩阵A,行列式的计算方法是ad-bc,其中a、b、c和d分别为矩阵A的元素。

2. 三阶矩阵行列式:对于一个3x3的矩阵A,行列式的计算方法是a(ei-fh) - b(di-fg) + c(dh-eg),其中a、b、c、d、e、f、g和h分别为矩阵A的元素。

3.行变换法:行变换是一种常用的简化计算行列式的方法。

行变换可以通过交换行、倍乘行和行加减法三种操作来实现。

当进行行变换时,行列式的值保持不变。

4.行列式的性质:行列式有以下性质:a)交换行,行列式的值相反;b)两行交换位置,行列式的值相反;c)同行相等,行列式的值为0;d)其中一行乘以一个数k,行列式的值变为原来的k倍;e)两行相加(减),行列式的值保持不变。

5.定义展开法:行列式的定义展开法可以通过选取任意一行或一列对行列式进行展开。

展开定理是一种递归的方法,它将一个复杂的行列式分解成若干个简单的行列式,从而简化计算过程。

6.三角矩阵行列式:对于一个上(下)三角矩阵,它的行列式等于对角线上的元素相乘。

这是因为在上(下)三角矩阵中,除了对角线上的元素外,其他元素都为0,因此它们的乘积为0。

7.克拉默法则:克拉默法则适用于解线性方程组时的行列式计算。

克拉默法则使用行列式来计算方程组的解。

具体来说,对于n个方程n个未知数的线性方程组,如果系数矩阵的行列式不为零,那么该方程组有唯一解,可以通过求解该方程组的克拉默行列式来得到方程组的解。

8.外积法则:在向量代数中,我们可以使用外积法则计算向量的叉乘。

对于两个三维向量a和b,它们的叉乘可以表示为a×b,它的模就是行列式的值。

具体计算方法是:ijka1a2a3b1b2b3其中,i、j和k是单位向量,a1、a2、a3和b1、b2、b3分别为向量a和向量b的坐标。

计算行列式的方法

计算行列式的方法

计算行列式的方法行列式是线性代数中的一个重要概念,它在矩阵理论和线性方程组的求解中起着至关重要的作用。

在实际应用中,我们经常需要计算行列式的值,因此掌握计算行列式的方法对于理解线性代数和解决实际问题至关重要。

本文将介绍几种常用的计算行列式的方法,希望能够帮助读者更好地理解和运用行列式的概念。

首先,我们来介绍行列式的定义。

对于一个n阶方阵A,其行列式记作|A|,它是一个数值,可以通过一定的方法来计算。

行列式的计算方法有很多种,其中最常用的包括代数余子式法、拉普拉斯展开法和特征值法。

下面我们将分别介绍这三种方法的具体步骤。

首先是代数余子式法。

对于一个n阶方阵A,其行列式的计算公式为:|A| = a11A11 + a12A12 + ... + a1nA1n。

其中a11, a12, ..., a1n为矩阵A的元素,A11, A12, ...,A1n为对应元素的代数余子式。

代数余子式的计算方法是,对于矩阵A的每个元素aij,去掉第i行和第j列后得到的n-1阶子矩阵的行列式记作Mij,那么元素aij的代数余子式Aij就等于(-1)^(i+j)Mij。

最后,将每个元素的代数余子式与对应的元素相乘,再相加起来,就得到了行列式的值。

其次是拉普拉斯展开法。

这种方法适用于任意阶的方阵,其计算步骤是,选择矩阵A的任意一行(或一列),将该行(或列)的每个元素与其对应的代数余子式相乘,再按照正负号交替相加,最终得到行列式的值。

这种方法的优点是可以通过逐步简化矩阵来减少计算量,但是在高阶矩阵上计算比较复杂。

最后是特征值法。

对于一个n阶方阵A,如果能够求出其n个特征值λ1, λ2, ..., λn,那么矩阵A的行列式就等于其特征值的乘积,即|A| = λ1 λ2 ... λn。

这种方法的优点是可以通过特征值分解来简化矩阵的计算,适用于特征值已知的情况。

除了以上介绍的三种方法外,还有其他一些计算行列式的方法,如三角化法、对角化法等。

关于行列式的一般定义和计算方法

关于行列式的一般定义和计算方法

关于行列式的一般定义和计算方法行列式是线性代数中的一个重要概念,它将一个方阵与一个实数相关联。

行列式有广泛的应用,例如求解线性方程组、计算逆矩阵、求解二次方程等。

本文将介绍行列式的一般定义和计算方法。

1.行列式的一般定义设A是一个n阶方阵,其中有n行n列。

对于n=1的情况,行列式即为该方阵中唯一的元素。

行列式的定义可以通过代数余子式和代数余子式的代数化简方式来推导得到。

1.1代数余子式对于 n 阶矩阵 A = [a_{ij}],我们可以通过去掉 A 中的第 i 行和第 j 列来得到一个新的矩阵 A_{ij},它的阶数为 (n-1) 阶。

则称A_{ij} 的行列式为元素 a_{ij} 的代数余子式,记作 M_{ij}。

1.2代数余子式的代数化简代数余子式 M_{ij} 和元素 a_{ij} 之间的关系可以通过递归的方式进行定义。

假设 A 是一个 n 阶矩阵:M_{ij} = (-1)^{i+j} * det(A_{ij})其中,A_{ij} 是去掉 A 中第 i 行和第 j 列所得到的 (n-1) 阶矩阵。

当 n=1 时,代数余子式即为该方阵中唯一的元素。

2.行列式的计算方法行列式有多种计算方法,包括拉普拉斯展开法、三角行列式法和按行(列)展开法等。

2.1拉普拉斯展开法拉普拉斯展开法是最常用的计算行列式的方法之一、通过选择一行(列)展开计算,可以将一个n阶行列式转化为n个(n-1)阶行列式的代数和。

例如计算一个3阶行列式:abcdefghi选择第一行展开,可以得到:det(A) = a * det(A_{11}) - b * det(A_{12}) + c * det(A_{13})其中,A_{11}、A_{12}和A_{13}是去掉A的第一行所得的子矩阵。

2.2三角行列式法三角行列式法是计算行列式的另一种常用方法,通过将一个n阶行列式转化为三角形矩阵的行列式来计算。

例如计算一个3阶行列式:abc0ef00i可以发现,该矩阵是一个上三角形矩阵,对角线以下的元素全为0。

行列式的计算方法

行列式的计算方法

专题五行列式的计算方法1.递推法例1求行列式的值:(1)的构造是:主对角线元全为;主对角线上方第一条次对角线的元全为,下方第一条次对角线的元全为1,其余元全为0;即为三对角线型。

又右下角的(n)表示行列式为n阶。

解把类似于,但为k阶的三对角线型行列式记为。

把(1)的行列式按第一列展开,有两项,一项是另一项是上面的行列式再按第一行展开,得乘一个n– 2阶行列式,这个n– 2阶行列式和原行列式的构造相同,于是有递推关系:(2)移项,提取公因子β:类似地:(递推计算)直接计算若;否则,除以后移项:再一次用递推计算:∴,当β≠α(3)当β=α,从从而。

由(3)式,若。

∴注递推式(2)通常称为常系数齐次二阶线性差分方程.注1仿照例1的讨论,三对角线型的n阶行列式(3)和三对角线型行列式(4)有相同的递推关系式(5)(6)注意两个序列和的起始值相同,递推关系式(5)和(6)的构造也相同,故必有由(4)式,的每一行都能提出一个因子a,故等于乘一个n阶行列式,这一个行列式就是例1的。

前面算出,故例2 计算n阶范德蒙行列式行列式解:即n阶范德蒙行列式等于这n个数的所有可能的差的乘积2.拆元法例3:计算行列式解①×(x + a)②×(x – a)3.加边法例4计算行列式分析:这个行列式的特点是除对角线外,各列元素分别相同.根据这一特点,可采用加边法. 解4.数学归结法例5计算行列式解:猜测:证明(1)n = 1, 2, 3时,命题成立。

假设n≤k– 1时命题成立,考察n=k的情形:故命题对一切自然数n成立。

5.消去法求三对角线型行列式的值例6求n阶三对角线型行列式的值:(1)的构造是:主对角线元全为2,主对角线上方第一条次对角线与下方第一条次对角线的元全为1,其余的元全为0。

解用消去法,把中主对角线下方第一条次对角线的元1全部消成0:首先从第二行减去第一行的倍,于是第二行变为其次从第三行减去第二行(指新的第二行,以下同)的倍,则第三行变为再从第四行减去第三行的倍,则第四行变为类似地做下去,直到第n行减去第n– 1行的倍,则第n行变为最后所得的行列式为(2)上面的行列式是三角型行列式,它的主对角线元顺次为93)又主对角线下方的元全为0。

行列式的计算方法-计算行列式的格式

行列式的计算方法-计算行列式的格式

行列式的计算方法-计算行列式的格式行列式的计算方法计算行列式的格式行列式是线性代数中的一个重要概念,在数学、物理、工程等领域都有广泛的应用。

计算行列式是解决线性方程组、求矩阵的逆等问题的基础。

要准确计算行列式,掌握正确的格式和方法至关重要。

首先,我们来了解一下什么是行列式。

行列式是一个数值,它是由一个方阵的元素按照一定的规则计算得到的。

对于一个\(n\)阶方阵\(A =(a_{ij})\),其行列式记为\(\vert A \vert\)。

常见的计算行列式的方法有以下几种:一、二阶和三阶行列式的直接计算二阶行列式\(\begin{vmatrix}a_{11} & a_{12} \\ a_{21} &a_{22}\end{vmatrix}\)的计算方法为:\(a_{11}a_{22}a_{12}a_{21}\)三阶行列式\(\begin{vmatrix}a_{11} & a_{12} & a_{13} \\a_{21} & a_{22} & a_{23} \\ a_{31} & a_{32} & a_{33}\end{vmatrix}\)的计算方法为:\\begin{align}&a_{11}a_{22}a_{33} + a_{12}a_{23}a_{31} +a_{13}a_{21}a_{32} a_{13}a_{22}a_{31} a_{12}a_{21}a_{33}a_{11}a_{23}a_{32}\\\end{align}\在计算二阶和三阶行列式时,要严格按照上述公式的格式进行计算,注意符号的正负。

二、按行(列)展开法对于\(n\)阶行列式,我们可以将其按某一行(列)展开来进行计算。

设\(A\)为\(n\)阶方阵,\(a_{ij}\)为其元素,\(A_{ij}\)为\(a_{ij}\)的代数余子式,则行列式\(\vert A \vert\)等于\(a_{i1}A_{i1} + a_{i2}A_{i2} +\cdots + a_{in}A_{in}\)(按第\(i\)行展开)或\(a_{1j}A_{1j} + a_{2j}A_{2j} +\cdots +a_{nj}A_{nj}\)(按第\(j\)列展开)。

行列式的计算方法

行列式的计算方法

行列式的计算方法1 引言行列式的计算是《线性代数》和《高等代数》的一个重要内容.同时也是工程应用中具有很高价值的数学工具,本文针对几种常见的类型给出了计算行列式的几种典型的方法.2 一般行列式的计算方法2.1 三角化法利用行列式的性质把原来的行列式化为上(下)三角行列式,那么,上(下)三角行列式的值就是对角线各项的积.例 1 计算行列式12311212332125113311231 ------=n n n n n nn n n n D对这个行列式的计算可以用三角化方法将第1行乘以(-1)加到第2,3,n 行,得0001002000200010001231 ---=n n n n D再将其第1,2,1, -n n 列通过相邻两列互换依次调为第n ,,2,1 列,则得102001321)1(2)1(--=-n n D n n=)!1()1(2)1(---n n n2.2 加边法有时为了便于计算行列式,特意把行列式加边升阶进行计算,这种方法称之为升阶法.它的一般方法是:nn n n n n n n n a a a a a a a a a a a a a a a a D 321333323122322211131211==nnn n n n na a ab a a a b a a a b 212222121121110001(n b b b ,,21任意数)例如下面的例题: 例2 计算行列式nn a a a a D ++++=11111111111111111111321现将行列式n D 加边升阶,得na a a D +++=111011101110111121第1行乘以(-1)加到第1,3,2+n 行,得na a a D10001001001111121----=第2列乘以11a 加到第1列,第3列乘以21a 加到第1列,依次下去直到第1+n 列乘以n a 1加到第1列,得)11(00011111121211∑∑==+=+=ni in nni ia a a a a a a a D2.3 降阶法利用按一行(列)展开定理或Laplace 展开定理将n 阶行列式降为阶较小且容易计算的行列式来计算行列式的方法称为降阶法. 例 3 计算nD 222232222222221=解 首先我们应考虑D 能不能化为上(下)三角形式,若将第一行乘以(-2)加到第n ,3,2 行,数字反而复杂了,要使行列式出现更多的“0”,将D 的第一行乘以(-1)加到第第n ,3,2 行,得2001010100012221-=n D这样仍然不是上(下)三角行列式,我们注意到,第二行除了第一项是1,后面的项全是0,这样我们按第二行展开,降阶得到:201222)1(21--=+n D)!2(2--=n2.4 对于所谓二条线的行列式,可直接展开降阶,再利用三角或次三角行列式的结果直接计算. 例4 计算行列式nnn n n a b b a b a b a D 112211--=解 按第1列展开,得11221111221)1(--+---+=n n n n nn n n b a b ab b a b a b a a Dn n n b b b a a a 21121)1(+-+=2.5 递推法通过降阶等途径,建立所求n 阶行列式n D 和比它低阶的但是结构相同的行列式之间的关系,并求得n D 的方法叫递推法.当n D 与1-n D 是同型的行列式,可考虑用递推法.例 5 计算n 级行列式 2112000002100012100012------=n D 对于形如这样的三角或次三角行列式,按第1行(列)或第n 行(列)展开得到两项的递推关系式,再利用变形递推的技巧求解.解 按第1行展开,得210120000012000011)1)(1(2211-------+=+-n n D D212---=n n D D 直接递推不易得到结果,变形得1221121232211=---=-==-=-=------D D D D D D D D n n n n n n于是 1)1(2)1(21121+=-+=-+==+=+=--n n n D D D D n n n例6 计算n 2级行列式nnn n n n nnn d c d c d c b a b a b a D 111111112----=对于形如这样的所谓两条线行列式,可直接展开得到递推公式. 解 按第1行展开,得)1(1111111121111111112nn n n n nn n n n n nn c d c d c b a b a b d c d c b a b a a D ----+-----+=1111111111111111---------=n n n n nn n n n n nn d c d c b a b a c b d c d c b a b a d a)1(2)(--=n n n n n D c b d a)1(22)(--=n n n n n n D c b d a D)2(21111))((-------=n n n n n n n n n D c b d a c b d a)())((11111111c b d a c b d a c b d a n n n n n n n n ---=----2.6 连加法 例 7 计算mx x x x m x x x x m x D n n n n ---=212121这种行列式的特点是:各行元素之和都相等.先把第2列到第n 列元素同时加到第1列,并提出公因式,得mx x x m x x x m x D n n n ni i n ---=∑=2221111)(然后将第1行乘以(-1)加到第n ,3,2行,得mm x x m x D n ni i n ---=∑=001)(21)()(11m x m ni i n --=∑=-2.7 乘积法根据拉普拉斯定理,所得行列式乘法运算规则如下:nnn nnn n n nn n n c c c c b b b b a a a a 111111111111=⋅ (其中tj ni it ij b a c ∑==1)两个行列式的乘积可以像矩阵的乘法一样来计算,假若两个行列式的阶数不同,只要把它们的阶数化为相同就可以应用上面的公式了.这种方法的关键是寻找有特殊结构的已知行列式去乘原行列式,从而简化原行列式的计算,这也是较为常用的方法.例 8 计算行列式 ab c db a dc cd a bd c b aD =解 取行列式 1111111111111111------=H显然 0≠H ,由行列式的乘法规则:=DH ⋅ab c d ba d c c d a bd c b a 1111111111111111------ H d c b a d c b a d c b a d c b a d c b a ))()()()((+---+--++--++++=等式两边消去,H 得=D ))()()()((d c b a d c b a d c b a d c b a d c b a +---+--++--++++2.8 对称法这是解决具有对称关系的数学问题的常用方法. 例 9 计算n 阶行列式βαβααββααββα++++=1010001000 n D解 按第1行展开,得21)(---+=n n n D D D αββα即 )(211----=-n n n n D D D D αβα由此递推,即得 nn n D D βα=--1因为n D 中αβ与对称,又有 nn n D D αβ=--1当 βα≠ 时,从上两式中消去1-n D ,得 11n n n D αβαβ++-=-当 βα= 时,1-+=n nn D D ββ)(21--++=n n n D ββββ 222-+=n n D ββ11)1(D n n n-+-=ββ )()1(1βαββ++-=-n n nnn β)1(+= 2.9 数学归纳法当n D 与1-n D 是同型的行列式,可考虑用数学归纳法. 例 10 计算n 级行列式ααααcos 2100cos 210001cos 210001cos =n D解 当2=n 时,ααcos 211cos 2=D αα2cos 1cos 22=-=结论成立,假设对级数小于n 的行列式结论成立,则n D 按第n 行展开,得21cos 2---=n n n D D D α由假设αααααααsin )1sin(cos )1cos(])1cos[()2cos(2-+-=--=-=-n n n n D n代入前一式,得]sin )1sin(cos )1[cos()1cos(cos 2αααααα-+---=n n n D nαααααn n n cos sin )1sin(cos )1cos(=---=故对一切自然数n ,结论成立.2.10 拆项法这是计算行列式常用的方法.一般地,当行列式的一列(行)或一列(行)以上的元素能有规律地表示为两项或多项和的形式,就可以考虑用拆为和的方法来进行计算.例 11 在平面上,以点),(),(),(233332332232222221311211x x x x M x x x x M x x x x M ------,,为顶点的三角形面积D S =,其中11121323233322222321212131x x x x x x x x x x x x D ------= )1()1()1()1()1()1(11121323222121332211------=x x x x x x x x x x x x )1()1()1()1()1()1()1()1()1(21323222121332211332211------+--+--+--=x x x x x x x x x x x x x x x x x x解 第1行拆为)1()1()1(11111121111)1)(1)(1(21332211321321232221321321------+----=x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x D32112132332121))()()(1)(1)(1(21x x x x x x x x x x x x +-------=232221321111x x x x x x )]1)(1)(1([))()((21321321121323----⋅---=x x x x x x x x x x x x 3 分块矩阵行列式的计算方法我们学习了矩阵的分块,知道一个矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡B A 00通过分块若能转化成对角矩阵或上(下)三角矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡B C A 0,那么行列式B A B C A B A ⋅==000,其中B A ,分别是r s ,阶可逆矩阵,C 是s r ⨯阶矩阵,0是n s ⨯阶矩阵.可以看出,这样可以把r s +阶行列式的计算问题通过矩阵分块转化为较低阶的s 阶和r 阶行列式计算问题,下面先根据上面的途径给出计算公式.设矩阵 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=B C D A b b c c b b c c d d a a d d a a G rr r rsr r s sr s ss s r s 1111111111111111其中B A ,分别是s 阶和r 阶的可逆矩阵,C 是s r ⨯阶矩阵,D 是r s ⨯阶矩阵,则有下面公式成立. C DB A B BCD A G 1--⋅==或C DA B A BCD A G 1--⋅==下面推导公式,事实上,当0≠A 时,有⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡---D BCA D A B C D A E CA E 1100 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡---B C C DB A B C D A E DB E 0011 上面两式两边同取行列式即可得出上面的公式.例 12 计算 8710650143102101=D这道题的常规解法是将其化为上三角行列式进行计算,若用前面介绍的公式则可以直接得出结果.令 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=1001A ,⎥⎦⎤⎢⎣⎡=8765B , ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=1001C , ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=4321D 则 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=1001'A ,由公式(1) 知原行列式D CA B A BCD A 1--⋅==⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=43211001100187651001 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=432187651 4444==0这个题还有个特点,那就是C A =,如果我们把公式变形,即D CA B A BCD A 1--⋅=D ACA AB D CA B A 11)(---=-=当C A =时,D ACA AB 1--CD AB D CAA AB -=-=-1,所以当C A =时,我们有CD AB BCD A -=,这样例题就可以直接写出答案了.参考文献:[1] 北京大学数学系,高等代数[M] (第三版).北京:高等教育出版社,2003,9.[2] 张禾瑞,高等代数[M] (第四版).北京:高等教育出版社,1997.[3] 丘维生,高等代数[M].北京:高等教育出版社,1996,12.[4] 杨子胥,高等代数[M].山东:山东科学技术出版社,2001,9.[5] 王萼芳,高等代数题解[M].北京:北京大学出版社,1983,10.[6] Gelfand I M, Kapranov M M and Celvinskij A V. 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关于行列式的计算方法

关于行列式的计算方法

关于行列式的计算方法行列式是线性代数中非常重要的一个概念,它在矩阵和线性方程组的求解中都有广泛的应用。

本文将介绍关于行列式的定义、计算方法及其性质,以及一些常用的行列式计算技巧。

一、行列式的定义行列式是一个方阵(只有行数和列数相等的矩阵才有行列式)所具有的一个确定的数值。

对于一个n阶的方阵,其行列式记作det(A),其中A 表示矩阵。

行列式的计算方法主要有三种:代数余子式法、按行(列)展开法和逆序数法。

二、代数余子式法对于一个n阶方阵A,它的第i行第j列元素的代数余子式表示为Mij,定义为:将A的第i行和第j列元素划去,然后找出剩余元素所形成的n-1阶方阵的行列式。

即:Mij = det(Aij)其中Aij表示由第i行和第j列元素删去后所得到的(n-1)阶方阵。

根据代数余子式的定义,行列式的计算可以通过以下公式进行求解:det(A) = a11M11 - a12M12 + a13M13 - ... + (-1)^(i+j)aijMij + ...其中a11,a12,a13,...是第一行元素,M11,M12,M13,...是它们对应的代数余子式。

三、按行(列)展开法按行(列)展开法是行列式计算中最常用的一种方法。

对于一个n阶方阵A,选择其中任意一行或者一列,然后按照一定规律展开计算。

以按第一行展开为例,按照以下规律进行展开:det(A) = a11C11 + a12C12 + a13C13 + ... + a1nC1n其中Cij表示第一行第j列元素aij的余子式,定义为:将A的第一行和第j列元素划去,然后找出剩余元素所形成的(n-1)阶方阵的行列式。

将Cij的计算公式中的行列式再按行(列)展开,可以得到更小阶的余子式,直到降阶为2阶方阵时,余子式的计算直接是两个元素之差。

四、逆序数法逆序数法是行列式计算中的另一种方法。

对于一个n阶方阵A,按照以下步骤进行计算:1.首先,将方阵A展开至最小的单位(1阶方阵)。

计算行列式常用的7种方法

计算行列式常用的7种方法

计算行列式常用的7种方法行列式是线性代数中的重要概念,用于描述线性方程组的性质和解的情况。

在计算行列式时,有多种方法可供选择,下面将介绍行列式的常用计算方法。

1.代数余子式展开法代数余子式展开法是计算行列式的最常用方法之一、对于n阶行列式,可以选择其中的任意一行或一列展开。

选择一行展开时,可以使用代数余子式,即将每一元素乘以其代数余子式后再求和。

例如,对于3阶行列式\(\begin{bmatrix}a & b & c\\ d & e & f\\ g & h &i\end{bmatrix}\)选择第一行展开,计算行列式的值为\(aA_{11} - bA_{12} +cA_{13}\),其中\(A_{ij}\)表示第i行第j列元素的代数余子式。

类似地,可以选择列展开,使用代数余子式计算行列式的值。

2.初等变换法初等变换法是计算行列式的另一种常用方法。

通过一系列的行变换或列变换,将行列式转化为三角形矩阵或对角矩阵。

对于三角形矩阵,行列式的值即为对角线上元素的乘积;对于对角矩阵,行列式的值即为对角线上元素的乘积。

初等变换包括行交换、行缩放和行加减,可以有效地简化行列式的计算过程。

3.拉普拉斯展开法拉普拉斯展开法是计算行列式的一种常用方法,适用于任意阶的行列式。

选择其中的一行或一列展开,将行列式拆解为一系列子行列式的乘积。

每个子行列式的阶数比原行列式小1,可以继续进行递归的计算。

拉普拉斯展开法可以使用代数余子式进行计算,也可以利用构造矩阵的方式计算。

4.三对角矩阵法三对角矩阵法适用于计算特殊形式的行列式,即矩阵中除了对角线和相邻对角线上的元素外,其他元素都为0的情况。

计算三对角矩阵的行列式可以通过逐步化简为二阶或一阶行列式进行计算。

这种方法可以加速计算过程,特别适用于较大阶数的行列式。

5.特殊行列式法对于特殊形式的行列式,例如范德蒙行列式、希尔伯特行列式等,可以利用其特殊性质进行计算。

行列式计算方法

行列式计算方法

行列式计算方法首先,我们来介绍行列式的定义。

行列式是一个数学对象,它是一个关于矩阵的函数,可以用来判断矩阵是否可逆、求解方程组的解等。

对于一个n阶矩阵A,其行列式记作|A|或det(A),定义为一个数,它是由矩阵A的元素所确定的。

行列式的计算方法可以分为多种,包括拉普拉斯展开法、三角形法、性质法等。

下面我们将逐一介绍这些方法。

首先是拉普拉斯展开法。

对于一个n阶矩阵A,其行列式的计算可以通过对任意一行(或一列)的元素进行展开来实现。

具体来说,我们可以选择其中一行(或一列)的元素,以该行(或列)的元素为基础,按照"+ +"的规律,将矩阵A中除去该行(或列)的元素构成的n-1阶矩阵的行列式与该行(或列)的元素相乘,然后将所有这些乘积相加,即可得到矩阵A的行列式的值。

这种方法在计算过程中需要多次进行n-1阶矩阵的行列式计算,比较繁琐,但在理论上是可行的。

其次是三角形法。

对于一个n阶矩阵A,我们可以通过初等变换将其化为上(下)三角矩阵,然后利用上(下)三角矩阵的行列式的性质来计算整个矩阵A的行列式的值。

这种方法的优点在于可以通过初等变换将矩阵化简为三角形矩阵,从而简化计算过程,但在实际操作中需要注意初等变换的过程,以及上(下)三角矩阵的行列式的计算。

最后是性质法。

行列式有一系列重要的性质,例如行列式与其转置矩阵的关系、两行(列)互换行列式变号等。

利用这些性质,我们可以将矩阵A化简为对角矩阵,然后直接计算对角矩阵的行列式,从而得到整个矩阵A的行列式的值。

这种方法在实际操作中比较灵活,可以根据具体矩阵的性质进行化简,但需要熟练掌握行列式的性质。

总的来说,行列式的计算方法有多种,每种方法都有其适用的场景和特点。

在实际应用中,我们可以根据具体的矩阵和计算要求选择合适的方法进行计算,以便更高效地求得行列式的值。

希望本文介绍的行列式计算方法能够对读者有所帮助,让大家更好地理解和运用行列式的相关知识。

行列式的计算

行列式的计算

行列式的计算是学习高等代数的基石,它是求解线性方程组,求逆矩阵及求矩阵特征值的基础,但行列式的计算方法很多,综合性较强,在行列式计算中需要我们多观察总结,便于能熟练的计算行列式的值。

目前我们常用的计算行列式的方法有对角线法则,化为三角形行列式,拆分法,降阶法,升阶法,待定系数法和数学归纳法,乘积法,加边法。

1.对角线法则此法则适用于计算低阶行列式的值(如2阶,3阶行列式的值),即主对角线的元素的乘积减去辅或次对角线上的元素的乘积,其主要思想是根据2阶,3阶行列式的定义计算行列式的值。

2.化为三角行行列式利用行列式的性质,把行列式化为上(下)三角形行列式,再利用上(下)三角形行列式的结论,可得到相应行列式的值上(下)三角形行列式及其值(1)上三角形行列式为D=|■(■(a_11&a_12@0_ &a_22 )&■(a_13&…&a_1n@a_23&…&a_2n )@■(0_ &0_ @⋮&⋮@0_&0_ )&■(a_33&…&a_3n@⋮&⋮&⋮@0_ &…&a_nn ))|D=|■(■(a_11&a_12@0_&a_22 )&■(a_13&…&a_1n@a_23&…&a_2n )@■(0_ &0_ @⋮&⋮@0_&0_ )&■(a_33&…&a_3n@⋮&⋮&⋮@0_ &…&a_nn ))|=|■(■(a_11&0&0@a_21&a_22&0@a_31&a_32&a_33 )&■(⋯&0@⋯&0@⋯&0)@■(⋮&⋮&⋮@a_n1&a_n2&a_n3 )&■(⋮&⋮@⋯&a_nn ))| = a_11 a_12⋯a_nn即上(下)三角形行列式的值等于主对角线上的元素的乘积。

行列式计算方法及技巧

行列式计算方法及技巧

行列式计算方法及技巧:
利用行列式的线性性质。

如果将每一行或者每一列都乘以一个数c,则行列式的值也会乘以c。

利用行列式的交换行列性质。

如果交换行列式的两行或者两列,则行列式的值的正负会反转。

利用行列式的行加行或列加列的性质。

如果将行列式的某一行或者某一列加上另外一行或者一列的线性组合,则行列式的值不变。

利用行列式的代数余子式的性质。

如果将行列式的某一行或者某一列替换为其他行或者列的线性组合,则行列式的值不变。

利用行列式的代数余子式的性质。

如果将行列式的某一行或者某一列删除,则行列式的值等于行列式对应余子式的值。

利用行列式的代数余子式的性质。

如果将行列式的某一行或者某一列替换为其他行或者列的线性组合,则行列式的值等于行列式对应余子式的值的线性组合。

各种行列式的计算方法

各种行列式的计算方法

各种行列式的计算方法宝子们,今天咱们来唠唠行列式的计算方法呀。

一、定义法。

这就像是最基础的招式啦。

按照行列式的定义,把所有可能的排列组合算出来。

不过呢,这个方法可有点费时间,就像你要一个一个数小珠子一样,要是行列式的阶数大一点,那可就累得够呛。

比如说二阶行列式,按照定义算起来还比较轻松,就是主对角线元素相乘减去副对角线元素相乘。

但是三阶或者更高阶的,那可就复杂得多喽。

二、三角形行列式法。

这个方法可就比较巧妙啦。

我们想办法把行列式通过行变换或者列变换变成上三角或者下三角行列式。

为啥呢?因为三角形行列式的值就等于主对角线元素的乘积呀,多方便。

就像把一堆乱乱的东西整理得整整齐齐的,然后一下子就能算出结果。

比如说给你一个行列式,你就观察一下,哪行或者哪列加上或者减去其他行或者列的倍数,能让它慢慢变成三角形的样子。

三、按行(列)展开法。

这个方法就像是拆积木一样。

你可以按照行列式的某一行或者某一列展开。

比如说按第一行展开,那这个行列式的值就等于这一行的每个元素乘以它对应的代数余子式然后相加。

代数余子式呢,就像是这个元素的小跟班,有自己的计算方法。

这个方法在行列式里有很多零元素的时候特别好用,就像走捷径一样,直接找那些简单的部分来计算。

四、行列式的性质法。

行列式有好多有趣的性质呢。

比如说两行(列)交换,行列式的值就变成原来的相反数;某一行(列)乘以一个数加到另一行(列),行列式的值不变。

我们就可以利用这些性质,把行列式变得简单一些再去计算。

就像给行列式做个小整容,让它变得更可爱(好计算)。

宝子们,行列式的计算方法就这么些啦,多做做练习,就会发现其实也没有那么难啦。

加油哦!。

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其代数和为 D4 的值,整理后得 D4 (a1b2 a2b1 )(c1d 2 c2 d1 ).
3
2.1.2 利用行列式性质计算行列式 对于一些较简单的行列式,可以利用行列式的性质直接算出结果;那些相对较复 杂、麻烦的行列式,页可以利用行列式性质化成一般较特殊的行列式. 2.1.2.1 利用性质直接计算
a11 a21 an1
这里
a12
a1n =
j1 j2 jn
a22 a2 n an 2 ann
j1 j2jn

(-1) (j1 j2 jn ) a1 j1 a2 j2 anjn ,

表示对所有 n 级排列求和,共 n!项.
1.2 行列式的性质 1、行列互换,行列式不变. 2、交换行列式的两行(列)的置 ,行列式改变符号. 3、行列式某一行(列)的所有元素都乘以同一个数 k,就相当于用 k 乘此行列 式,或者说行列式中某一行(列)的所有元素的公因子可以提到行列式之外.如果行 列式中一行为零,那么行列式为零. 4、如果行列式的某一行(列)的元素都是两数之和,那么这个行列式就等于两 个行列式的和, 这两个行列式分别以两个加数之一作为该行 (列) 相应位置上的元素, 其余各行(列)都与原行列式相同.
a1 0 c1 0 c2 b1 0 b2 0 0 d1 0 d2 (ai ,bi ,ci ,di 0,i =1,2)
例 1 求行列式 D4
0 a2 0

设 D4 = aij
4 4
, 则 D4 中第一行的非零元素为 a11 =a1 , a13 =b1 , 故 j1 =1,3. 同法求:
j2 =2,4 ; j3 =1,3 ; j4 =2,4 .因 j1 , j2 , j3 , j4 能组成四个 4 元排列: 1 2 3 4;1 4 3 2;3 2 1 4;3 4 1 2, 故 D4 中相应非零元素共有四项,它们分别为

b
a
b 当 a =0 时, D =0=a n a n 2b 2 . 当 a 0 时,第一行乘以 - 加到第 n 行上, a
4
a a Dn = a 0
bHale Waihona Puke = a n 1 ( a b2 a
b2 ) a n a n 2b 2 a
a
总之有 Dn =a n a n 2b 2
a
例 4 计算行列式 Dn =
1
,其中对角线上元素都是 a ,未写出的元素都是零.
1

a
方法 1 利用性质,将行列式化为上三角行列式.
a 1 a 0 1 a a
1 = (a )a n 1 = a n - a n 2 a
Dn =
1 c1 cn a
方法 2 仍然是利用性质,将行列式化为上三角行列式.
0
1.行列式的定义、性质和特殊行列式
1.1 n 级行列式的定义 n 级行列式
a11 a21 an1
a12 a1n a22 a2 n an 2 ann

等于所有取自不同行不同列的 n 个元素的乘积
a1 j1 a2 j2 anjn

的代数和,这里 j1 j2 … jn 是 1,2,3,…,n 的一个排列,每一项(2)都按 下列规则带有符号:当 j1 j2 … jn 是偶排列时, (2)带有正号,当 j1 j2 … jn 是奇排 列时, (2)带负号.n 级行列式也称 n 阶行列式,这一定义可写成
3. 拉普拉斯的两个特殊情形
a11 an1 1) c11 cm1
a1n ann c1n cmn
0 0 b11 bm1

0 a11 a1n b11 b1m 0 = . b1m an1 ann bm1 bmm bmm
rn r1
a 1 a
1 a 1
a 1
c1 cn
1 a

Dn
=
=
= a n - a n 2 a 1
2.1.2.3 化爪形行列式
x1 a2 a n x2 an ,xi ai ,i =1,2,3 n a1
例 5 计算行列式 Dn =
a1 a2 xn
解 1)化爪形
(-1)
(1234)
a11a22 a33 a44 =a1c1b2 d 2 ,
(-1) (1432) a11a24 a33 a42 =-a1d1b2 c2 , (-1) (3214) a13 a22 a31a44 =-b1c1a2 d 2 , (-1) (3412) a13a24 a31a42 =b1d1a2 c2 ,
a1 +b1 a1 +b2 a1 +bn a2 +b1 a2 +b2 a2 +bn
例 2 计算行列式 Dn =
an +b1 an +b2 an +bn

当 n=1 时,Dn=a1+b1 ;当 n=2 时,D2=(a1-a2)(b2-b1);当 n≧3 时
a1 +b1 a1 +b 2 a1 +bn a 2 -a1 a n -a1 a2 -a1 an -a1
1
,其中对角线上元素都是 a ,未写出的元素都是零.
1

a
利用展开定理,将行列式化成对角行列式.
c 1展 开
a a a n 1 a
0
0 0
1
Dn
=
+ (1)n 1
a
a 0 n 1
Dn = a a
n -1
+ (1)
2 n 1
a n 2
= a a n 1 - a n 2 = a n - a n 2
n
= (xi ai )
i=1
an xn
5
2)化三角形
n
c1 +c j j =2,3 n
n
x
k =1
ak a2 +1 a x k k 2 a2 0 0 1 0

an xn an 0 1
(xi ai )
i =1
n n ak = (xi ai ) +1 i =1 k =1 xk ak
2. 副对角行列式
a11 a1,n -1 a21 a2,n -1 an1
a1n = 0
0 a2,n -1 an1 an,n -1
a1n
n (n -1) a2 n =(-1) 2 a1n a2,n -1 an1
ann
3.范德蒙(Vandermonde)行列式
1 x1 x12 x1n -1 1 x2 2 x2 n -1 x2 1 x3 2 x3 n -1 x3 1 xn 2 xn = (xi x j ) . 1 j <i n n xn
x1 a1 x1 a1 x1 a1 x1 a2 a2 x2 0 0 a3 0 a3 x3 0 an 0 0 x1 x1 a1 -1 -1 x2 x2 a2 1 0 xn xn an 0 1
Dn
ri r1 i =2,3 n
2.1.3 降阶法 降阶法是按某一行(或一列)展开行列式,这样可以降低一阶,更一般地是用拉 普拉斯定理,这样可以降低多阶,为了使运算更加简便,往往是根据行列式的特点, 先利用列式的性质化简,使行列式中有较多的零出现,然后再展开。 2.1.3.1 按某一行(或一列)展开行列式
a
例 6 计算行列式 Dn =
1
5、把行列式的某一行(列)的所有元素乘同一个数后加到另一行(列)的对应 元素上,行列式不变. 6、如果行列式中有两行(列)相同,或者两行(列)成比例,那么行列式为零. 1.3 特殊行列式 1. 上(下)三角形行列式
a11 0 a11 a12 a1n a21 a22 a22 a2 n = =a11a22 a33 ann . an1 an 2 ann 0 ann
2
0

0 0
a11 a1n an1 ann c11 c1n cm1 cmn =(-1)
mn
2)
0
a11 a1n b11 b1m
b11 b1m bm1 bmm
.
an1 ann bm1 bmm
2 求解行列式
2.1 求解行列式的一般技巧 常用的行列式解法技巧包括化三角形解行列式法,降阶法,递(逆)推公式法, 利用范德蒙行列式解行列式法,数学归纳法等等。 2.1.1 用定义计算行列式
目录
1.行列式的定义、性质和特殊行列式 ....................................... 1 1.1 N 级行列式的定义................................................... 1 1.2 行列式的性质 ...................................................... 1 1.3 特殊行列式 ........................................................ 2 2 求解行列式 ............................................................ 3 2.1 求解行列式的一般技巧 ............................................. 3 2.1.1 用定义计算行列式 ............................................. 3 2.1.2 利用行列式性质计算行列式 ...................................... 4 2.1.3 降阶法 ........................................................ 6 2.1.4 加边法(升阶法) .............................................. 7 2.1.5 递推法 ........................................................ 8 2.1.6 数学归纳法 ................................................... 10 2.1.7 利用范德蒙德行列式 ........................................... 11 2.2 解行列式的其他方法 ............................................... 12 2.2.1 拆行(列)法 ................................................. 12 2.2.2 利用矩阵行列式 ............................................... 13 2.2.3 析因子法 ..................................................... 14 3.总结 ................................................................ 14 参考文献: ............................................................ 15
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