自考04184线性代数经管类讲义

自考高数线性代数课堂笔记

第一章行列式

线性代数学的核心内容是：研究线性方程组的解的存在条件、解的结构以及解的求法。所用的基本工具是矩阵，而行列式是研究矩阵的很有效的工具之一。行列式作为一种数学工具不但在本课程中极其重要，而且在其他数学学科、乃至在其他许多学科（例如计算机科学、经济学、管理学等）都是必不可少的。

1.1行列式的定义

（一）一阶、二阶、三阶行列式的定义

（1）定义：符号叫一阶行列式，它是一个数，其大小规定为：。

注意：在线性代数中，符号不是绝对值。

例如，且；

（2）定义：符号叫二阶行列式，它也是一个数，其大小规定为：

所以二阶行列式的值等于两个对角线上的数的积之差。（主对角线减

次对角线的乘积）

例如

（3）符号叫三阶行列式，它也是一个数，其大小规定为

例如=0

三阶行列式的计算比较复杂，为了帮助大家掌握三阶行列式的计算公式，我们可以采用下面的对角线法记忆

方法是：在已给行列式右边添加已给行列式的第一列、第二列。我们把行列式左上角到右下角的对角线叫主对角线，把右上角到左下角的对角线叫次对角线，这时，三阶行列式的值等于主对角线的三个数的积与和主对角线平行的线上的三个数的积之和减去次对角线三个数的积与次对角线的平行线上数的积之和。

例如：

（1）

=1×5×9+2×6×7+3×4×8-3×5×7-1×6×8-2×4×9=0

（2）

（3）

（2）和（3）叫三角形行列式，其中（2）叫上三角形行列式，（3）叫下三角形行列式，由（2）（3）可见，在三阶行列式中，三角形行列式的值为主对角线的三个数之积，其余五项都是0，例如

例1a为何值时，

[答疑编号10010101：针对该题提问]

解因为

所以8-3a=0，时

例2当x取何值时，[答疑编号10010102：针对该题提问]

解：

解得0

所以当0

（二）n阶行列式

符号：

它由n行、n列元素（共个元素）组成，称之为n阶行列式。其中，每一个数称为行列式的一个元素，它的前一个下标i称为行标，它表示这个数在第i行上；后一个下标j 称为列标，它表示这个数在第j列上。所以在行列式的第i行和第j列的交叉位置上。

为叙述方便起见，我们用(i,j)表示这个位置。n阶行列式通常也简记作。

n阶行列式也是一个数，至于它的值的计算方法需要引入下面两个概念。

（1）在n阶行列式中，划去它的第i行和第j列，余下的数按照原来相对顺序组成的一个(n-1)阶行列式叫元素的余子式，记作

例如，在三阶行列式

中，的余子式表示将三阶行列式划去第1行和第1列后，余下的数按照相对位置组成的二阶行列式，所以

相似地，的余子式表示将三阶行列式划去第二行和第三列后，余下的数组成的二阶行列式。所以

例1若，求：

（1）

[答疑编号10010103：针对该题提问]

（2）

[答疑编号10010104：针对该题提问]

（3）

[答疑编号10010105：针对该题提问]

（4）

[答疑编号10010106：针对该题提问]

解（1）

（2）

（3）

（4）

（2）符号叫元素的代数余子式

定义：（系数其实是个正负符号）

例2求例1中的代数余子式

（1）

[答疑编号10010107：针对该题提问]

（2）

[答疑编号10010108：针对该题提问]

（3）

[答疑编号10010109：针对该题提问]

（4）

[答疑编号10010110：针对该题提问]

解：（1）

（2）

（3）

（4）

（如果符号是奇数，等于相反数；如果是偶数，等于原数）

例3若

计算（以上两组数相等）

[答疑编号10010111：针对该题提问]

解：

由于

与例3的结果比较，发现

这一结果说明：三阶行列式等于它的第一列的元素与对应的代数余子式的积的和，

这一结果可以推广到n阶行列式作为定义。

定义：n阶行列式

即规定n阶行列式的值为它的第一列的元素与相应代数余子式的积的和，上面结果中因为

所以有

特别情形

例4计算下列行列式

（1）

[答疑编号10010112：针对该题提问]

由本例可见四阶上三角形行列式的值也等于它的主对角线各数之积

（2）

[答疑编号10010113：针对该题提问]

可见五阶上三角形行列式的值仍等于它的主对角线各数之积

一般地可推得

即任意n阶上三角形行列式的值等于它的主对角线各数之积

同理有

1.2行列式按行（列）展开

在1.1节讲n阶行列式的展开时，是把按其第一列展开而逐步把行列式的阶数降低以后，再求出其值。实际上，行列式可以按其任意一行或按其任意一列展开来求出它的值。

现在给出下面的重要定理，其证明从略。

定理1.2.1（行列式展开定理）n阶行列式等于它的任意一行（列）的各元素与其对应的代数余子式的乘积之和，即

（i=1,2,…,n）（1.8）

或（j=1,2,…,n）（1.9）

其中，是元素在D中的代数余子式。

定理1.2.1（行列式展开定理）n阶行列式等于它的任意一行（列）的各元素与其对应的代数余子式的乘积之和，即

（i=1,2,…,n）（1.8）或（j=1,2,…,n）（1.9）

其中，是元素在D中的代数余子式。

（1.8）式称为D按第i行的展开式，（1.9）式称为D按第j列的展开式，这里i,j=1,2,…