高等代数行列式计算方法小结
行列式的计算技巧和方法总结
行列式的计算技巧和方法总结行列式是线性代数中的重要概念,广泛应用于数学、物理、工程等领域。
正确计算行列式有助于解决线性方程组、特征值等问题。
下面将总结行列式的计算技巧和方法。
一、行列式的定义和性质:行列式是一个数,是由方阵中元素按照一定规律排列所组成的。
设A为n阶方阵,行列式记作det(A)或,A,定义如下:det(A) = ,A, = a11*a22*...*ann - a11*a23*...*a(n-1)n +a12*a23*...*ann-1*n + ... + (-1)^(n-1)*a1n*a2(n-1)*...*ann 其中,a_ij表示A的第i行第j列的元素。
行列式具有以下性质:1. 若A = (a_ij)为n阶方阵,若将A的第i行和第j行互换位置,则det(A)变为-det(A)。
2. 若A = (a_ij)为n阶方阵,若A的其中一行的元素全为0,则det(A) = 0。
3. 若A = (a_ij)为n阶三角形矩阵,则det(A) = a11*a22*...*ann。
4. 若A = (a_ij)和B = (b_ij)为n阶方阵,则det(AB) = det(A)* det(B)。
5. 若A = (a_ij)为n阶可逆方阵,则det(A^(-1)) = 1/det(A)。
二、行列式计算的基本方法:1.二阶行列式:对于2阶方阵A = (a_ij),有det(A) = a11*a22 - a12*a212.三阶行列式:对于3阶方阵A = (a_ij),有det(A) = a11*a22*a33 +a12*a23*a31 + a13*a21*a32 - a13*a22*a31 - a12*a21*a33 -a11*a23*a323.高阶行列式:对于n阶方阵A,可以利用行列式按行展开的性质来计算。
选择其中一行(列)展开,计算每个元素乘以其代数余子式的和,即:det(A) = a1j*C1j + a2j*C2j + ... + anj*Cnj其中,Cij为A的代数余子式,表示去掉第i行第j列后所得子矩阵的行列式。
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 .。
行列式的计算技巧窍门与方法情况总结(修改版)
-!行列式的若干计算技巧与方法内容摘要1. 行列式的性质2.行列式计算的几种常见技巧和方法2.1 定义法2.2 利用行列式的性质2.3 降阶法2.4 升阶法(加边法)2.5 数学归纳法2.6 递推法3. 行列式计算的几种特殊技巧和方法3.1 拆行(列)法3.2 构造法3.3 特征值法4. 几类特殊行列式的计算技巧和方法4.1 三角形行列式4.2 “爪”字型行列式4.3 “么”字型行列式4.4 “两线”型行列式4.5 “三对角”型行列式4.6 范德蒙德行列式5. 行列式的计算方法的综合运用5.1 降阶法和递推法5.2 逐行相加减和套用范德蒙德行列式5.3 构造法和套用范德蒙德行列式1.2 行列式的性质性质1 行列互换,行列式不变.即nna a a a a a a a a a a a a a a a a an2n1n22212n12111nnn2n12n 22211n 1211. 性质2 一个数乘行列式的一行(或列),等于用这个数乘此行列式.即nnn2n1in i2i1n11211k k k a a a a a a a a ak nn a a a a a a a a a n2n1in i2i1n 11211.性质3 如果行列式的某一行(或列)是两组数的和,那么该行列式就等于两个行列式的和,且这两个行列式除去该行(或列)以外的各行(或列)全与原来行列式的对应的行(或列)一样.即11121111211112111221212121212.n n nn n n n n n nnn n nnn n nna a a a a a a a abc b c b c b b b c c c a a a a a a a a a K K K M M M M M M M M M M M M K K K M M M M M M M M M M M M KK K 性质4 如果行列式中有两行(或列)对应元素相同或成比例,那么行列式为零.即k a a a ka ka ka a a a a a a nn n n in i i in i i n21212111211nnn n in i i ini i na a a a a a a a a a a a21212111211=0. 性质5 把一行的倍数加到另一行,行列式不变.即nn n n kn k k kn in k i k i n a a a a a a ca a ca a ca a a a a2121221111211nnn n kn k k ini i na a a a a a a a a a a a21212111211. 性质6 对换行列式中两行的位置,行列式反号.即nn n n kn k k in i i n a a a a a a a a a a a a21212111211=-nnn n in i i kn k k na a a a a a a a a a a a21212111211.性质7 行列式一行(或列)元素全为零,则行列式为零.即00000nn1-n n,n2n1n 11-n ,11211 a a a a a a a a.2、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 ,所以此项取正号.故004003002001000=241413223144321 a a a a .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 nna 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 a2211321333231222111000000 . 例2 计算行列式nn nn b a a a a a b a a a a21211211n 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 000n n na a ab b b b bKK M M M O M K.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 nn n212121. 解: mx x mxx m x m xx x mxn ni in ni in ni i212121n Dmx x x m x x x m x n n n n i i2221111mm x x m x n n i i0000121m x m n i 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 nn n 1111120022200021321n n111100011000011132122n n n21211 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 n a 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 321n na a a a nn 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 x x 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 nn B A B C A • 0, nn nn nnnn nn B A B C A • 0.例7 解行列式b bb aaa 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00000D n b aa aa00000021n b aa aa n•00021n ba n21n 2 n ab n .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:10010000010000011111)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cos 211cos 200000cos 210001cos 210001cosn D . 解:用数学归纳法证明. 当1 n 时, cos 1 D . 当2 n 时,2cos 1cos 2cos 211cos 22D .猜想, n 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: k D k cos .现证当1 k n 时,结论也成立.当1 k n 时,cos 211cos 200000cos 210001cos 210001cos 1k D .将1 k D 按最后一行展开,得cos 20000cos 21001cos 21001cos cos 21D 111k• k k10cos 21001cos 21001cos 11kk1cos 2 k k D D .因为k D k cos , sin sin cos cos cos 1cos 1k k k k D k ,所以1 k D 1cos2 k k D Dsin sin cos cos cos cos 2k k k sin sin cos cos k k 1cos 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: n 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 a1110000011000110001D 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 a110010000001100001010001D 133221.1101000001100010000110001000001100011000113322113322nnn nn n 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nnn 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 Dn n n a a a a a a D a a 2112112211111ij 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 n n n nnn x x x x x x x x x x x x D21222212222121111.解:虽然n D 不是范德蒙德行列式,但可以考虑构造1 n 阶的范德蒙德行列式来间接求出n D 的值.构造1 n 阶的范德蒙德行列式,得nn nn nn n n n n n n n n n n n x 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,1n x的系数为n n n n n n D D A 11,1.又根据范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1n 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 ,,21是n 级矩阵A 的全部特征值,则有公式 n A 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 ,,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 A21 ,则A 可逆 n i i n 2,1000A 21 .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 a333223221131211,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 nn n n n 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 a2211321333231222111000000 . 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,n nnc a c a c a a b b b2211012,nnn b b b a a c a c a c2101122,121122a b b b c a c a c a nn 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 00011113221ni i n aa a a a 21321. 4.3 “么”字型行列式 4.3.1 概念形如nnn b b b a a c a c a c211122,n nn a b c a b c a b c a2221110,n n nc a c a c a a b b b2211012,0111222a c b a c b a c b a nn n,1021122c a c a b a b c a b nn n,nnna c a c a cb b b a2211210,0121122a b b b c a c a c a nn n,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 121111ni 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nnn n a b b b a b a00000000D 12211 . 解:按第一列展开,得122111221100010000 n n n nn n b b a b b a b b a a Dn 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 b a 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 b a ab b a abb a ab b a n100000000000100000100000D. 解:按第一列展开,得ba ab b a b a ab b a abb a ab D b a n n10000010000100000D 121 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 n n a a a a a a a a a a a a这样的行列式,成为n 级的范德蒙德行列式. 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 nn a 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 n n n nnn x x x x x x x x x x x x D21222212222121111.解:虽然n D 不是范德蒙德行列式,但可以考虑构造1 n 阶的范德蒙德行列式来间接求出n D 的值.构造1 n 阶的范德蒙德行列式,得nn nn nn n n n n n n n n n n n x 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,1n x的系数为n n n n n n D D A 11,1.又根据范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1n 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2100012000002100012100012Dn . 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1n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 D121 n n .5.2 逐行相加减和套用范德蒙德行列式 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 1111D .再由范德蒙德行列式,得4143332313423222124321sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin 1111i j j i D .5.3 构造法和套用范德蒙德行列式例21 求行列式n nn nn n n n nnn x x x x x x x x x x x x D21222212222121111.解:虽然n D 不是范德蒙德行列式,但可以考虑构造1 n 阶的范德蒙德行列式来间接求出n D 的值.构造1 n 阶的范德蒙德行列式,得nn nn nn n n n n n n n n n n n x 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,1n x的系数为n n n n n n D D A 11,1.又根据范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1n 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 .。
行列式计算方法小结
行列式计算方法小结行列式是线性代数中的一个重要概念,它为矩阵提供了一种重要的性质。
在计算行列式时,有几种常见的方法可以使用,包括拉普拉斯展开、三角形展开和直接计算等。
本文将对这几种方法进行详细介绍和比较。
一、拉普拉斯展开法拉普拉斯展开法是求解行列式的一种常用方法。
它利用行列式的定义,将行列式按照其中一行或一列展开,转化为更小的行列式的求解问题。
具体步骤如下:1.选择一个行或列,记为第i行(列);2.将第i行(列)展开为n个代数余子式的乘积,并计算每个代数余子式的数值;3.将每个代数余子式乘以对应的元素,并根据正负法则进行求和。
例如,对于一个3阶的行列式A=abdegh通过拉普拉斯展开法,我们可以选择第一行展开:det(A) = aM11 - bM12 + cM13其中,M11,M12和M13分别表示代数余子式,具体计算方法为:M11=eM22-fM23M12=dM21-fM23M13=dM21-eM22代数余子式计算完成后,再将它们代入到展开式中计算即可。
拉普拉斯展开法的优点是思路清晰,易于理解和操作,适用于2阶及以上的行列式。
但当阶数较高时,计算量较大,效率较低。
二、三角形展开法三角形展开法是另一种常用的行列式计算方法。
它通过将行列式中的元素进行重新排列,使得计算过程更加规整,从而简化计算。
具体步骤如下:1.首先确定一个元素,例如第一行第一列的元素a;2.从第一行第一列开始,按照三角形的形状依次向右下方展开,依次得到包围a的三个三角形;3.将三个三角形的元素进行乘积运算,并根据正负法则求和;4.将得到的结果乘以a。
例如,对于3阶行列式A=abdegh我们可以选择第一行第一列的元素a进行三角形展开:det(A) = a(ei - fh) - b(di - fg) + c(dh - eg)通过三角形展开法,我们将行列式按照三角形的形状展开并进行计算,最后得到结果。
三角形展开法的优点是计算规整,清晰明了,可以简化计算过程。
行列式的计算方法总结
行列式的计算方法总结行列式是线性代数中的一个重要概念,它在矩阵计算和向量空间的研究中起着关键作用。
本文将总结一些行列式的计算方法,帮助读者更好地掌握这一概念。
一、定义与性质行列式是一个与方阵相对应的数值。
对于一个n阶方阵A,它的行列式记作det(A)或|A|。
行列式有以下几个重要性质:1. 互换行列式的两行(两列)会改变行列式的符号;2. 行列式的任意两行(两列)互换,行列式的值不变;3. 行列式的某一行(某一列)元素乘以一个非零数,等于用这个非零数乘以行列式;4. 行列式有可加性,即若将某一行(某一列)的各元素分成两部分,则行列式等于这两部分行列式的和。
二、按行展开法按行展开法是计算行列式的一种常用方法。
对于一个n阶方阵A,按第i行展开,即将第i行元素与其代数余子式相乘再求和,可得行列式的值。
假设A是一个3阶方阵,可以按第1行展开计算:det(A) = a11A11 + a12A12 + a13A13其中,A11、A12、A13分别为元素a11、a12、a13对应的代数余子式,它们的计算方法是去掉对应元素所在的行列后,计算剩余矩阵的行列式。
按行展开法适用于任意阶数的方阵,但随着方阵阶数的增加,计算工作量也呈指数级增长。
因此,在实际应用中,需要在节约计算资源和时间之间进行权衡。
三、性质运算法则根据行列式的性质,可以借助一些特殊的运算法则来简化计算过程。
1. 方阵的转置:对于一个n阶方阵A,有det(A) = det(A^T)。
即方阵的转置不影响行列式的值。
2. 方阵的上下三角形式:行列式的值等于对角线上元素的乘积。
如果一个方阵的上(下)三角元素都是零,那么它的行列式值为零。
3. 方阵的倍增法则:将方阵的某一行(某一列)的所有元素乘以一个常数k,它的行列式也乘以k。
这个法则可以用来简化计算,通过线性变换将某一行(某一列)的数值变为整数。
四、克莱姆法则克莱姆法则是一种计算方程组的的方法,它利用了方阵的行列式的性质。
行列式的计算技巧总结
行列式的计算技巧总结行列式是线性代数中的重要概念,它在计算中有着广泛的应用,如矩阵求逆、解线性方程组、判断矩阵的线性无关性等。
行列式的计算可以通过展开定理、性质和转置等多种方法进行。
下面是行列式计算的一些常见技巧总结。
1.行列式的定义和性质行列式是一个标量,用来描述一个矩阵的一些特性。
对于一个n阶方阵A,它的行列式记作det(A),A,或∆。
行列式具有以下性质:(1) det(A) = det(A^T) //行列互换,行列式不变(2) det(A·B) = det(A)·det(B) //两个矩阵相乘的行列式等于两个矩阵的行列式的乘积(3) 若矩阵A的其中一行(列)全为0,则det(A) = 0(4) 若矩阵A的两行(列)相同,则det(A) = 0(5) 若矩阵A的其中一行(列)成比例,即全部为c倍关系,则det(A) = c^n·det(A')(6) 若矩阵A的其中一行(列)都是两个矩阵B和C对应行(列)的和,则det(A) = det(B) + det(C)2.二阶和三阶行列式的计算二阶行列式的计算可以直接进行运算,即ad-bc。
三阶行列式的计算可以通过对角线和副对角线元素的乘积之和减去反对角线和主对角线元素的乘积之和,即a(ei-fh) - b(di-fg) + c(dh-eg)。
其中a、b、c、d、e、f、g、h、i是矩阵A的元素。
3.行列式的展开行列式的展开定理是行列式计算的重要工具。
对于n阶行列式,可以通过对任意一行(列)展开来计算行列式的值。
展开的时候,可以选择展开到其他行(列)上,也可以选择展开到其他元素,具体选择哪一行(列)或元素展开要根据实际情况决定。
展开后的行列式可以继续进行展开,直到变为二阶行列式,然后通过二阶行列式的计算结果反推回原行列式。
4.行列式的转置行列式的转置是行列式计算的另一个常用方法。
对于n阶行列式A,可以将其转置为A^T,然后利用性质(1) det(A) = det(A^T)进行计算。
(完整版)行列式的计算方法总结
行列式的计算方法总结:1. 利用行列式性质把行列式化为上、下三角形行列式.2. 行列式按一行(一列)展开,或按多行(多列)展开(Laplace 定理). 几个特别的行列式:B A BC A BC A ==0021,B A BA D DB Amn )1(0021-==,其中B A ,分别是n m ,阶的方阵. 例子: nn abab ab b a b abaD 22=,利用Laplace 定理,按第1,+n n 行展开,除2级子式ab ba 外其余由第1,+n n 行所得的2级子式均为零. 故222222112)()1(--+++++-=-=n n n n n n n D b a D ab b a D ,此为递推公式,应用可得n n n n b a D b a D b a D )()()(224222222222-==-=-=-- .3. 箭头形行列式或者可以化为箭头形的行列式.例:nn n n n n n a x x a a x x a a x x a a a a x x a a a a x a a a a x a a a a x ------=0001133112211321321321321321 -----(倍加到其余各行第一行的1-) 100101010011)(3332221111-------⋅-=∏=nn n n i i i a x a a x a a x a a x x a x --------(每一列提出相应的公因子i i a x -) 1001000010)(33322221111nn n ni ii i n i i i a x a a x a a x a a x a a x x a x ----+-⋅-=∑∏== --------(将第n ,,3,2 列加到第一列)其它的例子:特点是除了主对角线,其余位置上的元素各行或各列都相同.n x a aa a a x a a a a a x a a a aa x a ++++ 321,nn n n a x a a a a a x a a a a a x a a a a a x ++++ 321321321321. 4. 逐行逐列相减法.行列式特点是每相邻两行(列)之间有许多元素相同.用逐行(列)相减可以化出零. 5. 升阶法(或加边法, 添加一行一列,利于计算,但同时保持行列式不变).例子:nn n n nnn n nn n n nn b a b a b a a b a b a b a a b a b a b a a b b b b a b a b a b a b a b a b a b a b a ++++-++++-++++----=++++++++++++10101010000011112122212212111121212221212111∑∑∑∑∑∑======+--+=---+--+=------=ni in i i i ni in ni i n i i i ni in n b b a na b b b b b a na a a ab b b 1112111121211110100000101111111010100111011101∑∑∑∑∑∑∑=≠======-+++=-++=nj nji i j i j ni i ni i ni i i ni i ni i a a b b a b a n b a 1111111)(1)1)(1(.例子:nnx a aaaa x a a a a a x a a a a a x a a a a a x a aaaa x a a a a a x a aa a a x a ++++=++++0001321321).1(00000000000010100010001000111213211321∑∑==+=+=----=ni in nni inx a x x x x x x x a a a a x a x x x x a a a a6. 利用范德蒙德行列式.计算行列式: n nn n nn nn n n nnx x x x x x x x x x x x x x x x D321223222122322213211111----=解: 令: nnnn nn n nn n n n nn n n ny x x x y x x x y x x x y x x x y x x x D211112112222212222212111111--------=,这是一个1+n 级范德蒙德行列式. 一方面,由范德蒙德行列式得)())(()(2111n ni j j ix y x y x y x xD ---⋅-=∏≤<≤ .可看做是关于y 的一个n 次多项式.另一方面,将1D 按最后一列展开,可得一个关于y 的多项式01111p y p y p y p D n n n n ++++=-- ,其中1-n y 的系数1-n p 与所求行列式D 的关系为1--=n p D .由)())(()(2111n ni j j ix y x y x y x xD ---⋅-=∏≤<≤ 来计算1-n y的系数1-n p 得:∑∏=≤<≤-⋅--=ni i ni j j in x x xp 111)(,故有∑∏=≤<≤-⋅-=-=ni i ni j j in x x xp D 111)(其它的例子:=+-+++-++-++------n n n n n n n n n n n n n n n n n n nn n n nb b a b a b a a b b a b a b a a b b a b a b a a 111121211111212222222122111121211111……每一行提公因子n i a ,nn n n n n n n n n n n n n nn n n a b a b a b a b a ba b a b a b a b a b a ba b a a a )()()()(1)()()()(1)()()()(1111112111122122222221111121111121++-++++++--+=).(1121∏≤<≤+-=n i j j j ii nn n n a b a b a a a7.利用数学归纳法证明行列式.(对行列式的级数归纳)证明当βα≠时,,1000001000100011βαβαβααββαβααββααββα--=+++++=++n n n D证明时,将n D 按第一行(或第一列)展开得21)(---+=n n n D D D αββα,利用归纳假设可得. 8. 利用递推公式.例子: 计算行列式,10000010001000βααββαβααββααββα+++++=n D 解: 按第一行展开得: 21)(---+=n n n D D D αββα,将此式化为:(1) )(211----=-n n n n D D D D αβα或 (2) )(211----=-n n n n D D D D βαβ 利用递推公式(1)得:n n n n n n n n D D D D D D D D βαβαβαβα=-==-=-=-------)()()(122322211 ,即n n n D D βα+=-1. (3)利用递推公式(2)得:n n n n n n n n D D D D D D D D αβαβαβαβ=-==-=-=-------)()()(122322211 ,即n n n D D αβ+=-1. (4)由(3)(4) 解得: ,,)1(,11⎪⎩⎪⎨⎧=+≠--=++βααβαβαβαn n n n n D其它的例子nn acb a ac b a c b a D00000000000=,按第一行展开可得21---=n n n bcD aD D ,此时令,,bc a ==+αββα则21)(---+=n n n D D D αββα,变形为211)(----=-n n n n D D D D αβα,此为递推公式.利用刚才的例子可求得结果. 这里,,bc a ==+αββα即βα,是方程02=+-bc ax x 的两个根.9. 分拆法.将行列式的其中一行或者一列拆成两个数的和,将行列式分解成两个容易求的行列式的和.例子:accccb ac c c bb ac c bbbac b b b b c a c accccb ac c c bb ac c bbbacb b b b a D n-+==210000V V acccb ac c b b a c b b b a b b b b c a accccb ac c c b b a c c b b b a c b b b b c +=-+=1V : 除第一行外,其余各行加上第一行的1-倍,所得行列式按第一列展开,2V 按第一列展开.11)(0000000--=----------=n b a c ba b c b c bc ba b c b c b b b a b c ba b b b b c V12)(--=n D c a V , 故11)()(---+-=n n n D c a b a c D ,由c b ,的对称性质,亦可得11)()(---+-=n n n D b a c a b D ,这两个式子中削去1-n D ,可得结论,bc c a b b a c D nn n ----=)()(.注: (1) 同一个行列式,可有多种计算方法.要利用行列式自身元素的特点,选择合适的计算方法. (2) 以上的各种方法并不是互相独立的,计算一个行列式时,有时需要综合运用以上方法,。
行列式的计算技巧与方法总结(同名4612)
行列式的计算技巧与方法总结(同名4612)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0004003002001000.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 a K ΛM O M M M K K K 2211nn333223221131211000000=,nn nnn n n a a a a a a a a a a a a a K ΛM O M M M K K K 2211321333231222111000000=. 例2 计算行列式nn nnb a a a a a b a a a a ++=+KM O M M M K K 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 000n n na a ab b b b b +==KK M M M O M K.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 nn n ---=ΛM O M M ΛΛ212121. 解: mx x mxx m x m xx x mxn ni in ni in ni i-----=∑∑∑===ΛM O M MΛΛ212121n Dmx x x m x x x m x n n n n i i --? -=∑=ΛM O M M ΛΛ2221111mm x x m x n n i i --??? ??-=∑=ΛM OM M ΛΛ0000121()--=∑=-m x m n i 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 ΛM M O M M M ΛΛΛ. 解:从最后一行开始每行减去上一行,有1111111111*********D n ---------=ΛM M O M M M ΛΛΛn n 1111120022200021321----=ΛM M O M M M ΛΛΛn n 0111100011000011132122ΛM M O M M M ΛΛΛ+-=-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 32211ΛΛM M O M M MΛMΛn n a 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 ΛΛM M O M M M ΛΛΛ ()()()()()n n n a a a n a a a n ΛΛ21n 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 x x x x n n nKKM M O M M M O K K -----=.解:按最后一行展开,得n n n n n a x a x a x a D ++++=---12211K .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 +++=Λ,其中i A 是子式i M 对应的代数余子式.即nn nn nnnn nnB A BC A ?=0, nn nn nnnnnn B A B C A ?=0. 例7 解行列式γβββββγββββγλΛMO M M M M ΛΛΛb bbaa 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---=ΛM O M M M M ΛΛΛ00000D n b aa a a()()βγβγββββγλ---+-=ΛM O M M M M ΛΛΛ00000021n b a a aa n ()()βγβγβγλ--?-+-=ΛMO M M Λ000021n 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=111110111110111110111110ΛΛM M O M M M ΛΛΛ. 解:使行列式D 变成1+n 阶行列式,即111010110110101110011111D ΛΛM M OM M M ΛΛΛ=. 再将第一行的()1-倍加到其他各行,得:D=1101001001010001111111--------ΛΛM M O M M M ΛΛΛ. 从第二列开始,每列乘以()1-加到第一列,得:10010000010000011111)1n D ------=ΛΛM M O M M M ΛΛΛ( ()()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 ΛΛM M O M M M ΛΛΛ=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 1ΛΛM M O M M M ΛΛΛ=+k D .将1+k D 按最后一行展开,得()βββββcos 20000cos 21001cos 21001cos cos 21D 111k ΛM O M M M ΛΛΛ?-=++++k k()10cos 21001cos 21001cos 11ΛM O M M M ΛΛΛβββkk ++-+ 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 AD .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 ΛΛM M M O M M M M ΛΛΛ=.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 133221ΛΛM M O M M M ΛΛΛ.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 --+-+--+-+--=-110010000001100001010001D 133221ΛΛM M O M M M ΛΛΛ .110 10000011000100001100010000011000 11000113322113322nnn nn n a a a a a a a a a a a a a a a -------+-------=--ΛΛM MO M M M ΛΛΛΛΛM M O M M M ΛΛΛ上面第一个行列式的值为1,所以nnn n a a a a a a a ------=-11001000010011D 13321ΛΛM M O M MΛΛ 111--=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 ΛΛΛ2112112211111---+++-==--=()∏∑==-+=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 n n n nnn x x x x x x x x x x x x D ΛΛMM MM ΛΛΛ21222212222121111---=.解:虽然n D 不是范德蒙德行列式,但可以考虑构造1+n 阶的范德蒙德行列式来间接求出n D 的值.构造1+n 阶的范德蒙德行列式,得()nn nn n n n n n n n n n n n x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x f ΛΛΛM M O M MΛΛΛ21111211222221222221211111--------=. 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++-+++++++=Λ,其中,1-n x的系数为()()n n n n n n D D A -=-=+++11,1.又根据范德蒙德行列式的结果知()()()()()∏≤<≤----=ni j j in x xx x x x x x x f 121Λ.由上式可求得1-n x 的系数为()()∏≤<≤-+-ni j j in x xx x x 121Λ.故有()∏≤<≤-+++=ni j j in n x xx x x D 121Λ.3.3 特征值法3.3.1 概念及计算方法设n λλλΛ,,21是n 级矩阵A 的全部特征值,则有公式n A λλλΛ21=.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 λλλΛ,,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 λλλΛ21=,则A 可逆()n i i n ΛΛ2,1000A 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 nn a a a a a a a a a a M OKK K 333223221131211,nnn n n a a a a a a a a a a ΛO M M M 321332111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 a K ΛM O M M M K K K 2211333223221131211000000=,nn nnn n n a a a a a a a a a a a a a K ΛM O M M M K K K 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 a OM Λ2211210,nnnc a c a c a a b b b M N Λ2211nn b b b a a c a c a c ΛNM 2101122,121122a b b b c a c a c a nn nΛMO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 111111321OM Λ,其中.,2,1,0n i a i Λ=≠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 Λ=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 111111321OM Λ nni ia a a a a 00011113221OM Λ∑=-=-=∑=ni i n aa a a a 21321Λ. 4.3 “么”字型行列式4.3.1 概念形如n nn b b b a a c a c a c ΛNN 2101122,nn n a b c a b c a b c a OO2221110,n n nc a c a c a a b b b N N Λ2211012,0111222a c b a c b a c b a n n n O M O ,1021122c a c a b a b c a b nn n NN M ,n nna c a c a cb b b a O OΛ2211210,0121122a b b b c a c a c a nn nΛO O,nnn b a b c b a b a c a c 12211201NN 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----=-+M NN M NN .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-+--+-=-==+∑∑MN MN()()()??+--?-=∑=+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nn a b b b a b a ΛΛM M M M MΛΛ00000000012211-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 a ΛΛM M M M MΛΛ000000000D 12211-=. 解:按第一列展开,得()122111221100010000-+-+-+=n n n nn n b b a b b a b b a a D ΛM O M M ΛΛΛΛM O M M Λ()n n n b b b a a a ΛΛ211211+-+=.4.5 “三对角”型行列式4.5.1 概念形如a ab b a ab b a abb a ab b a +++++10000000000100000100000ΛΛM M O M M M M M ΛΛΛ 这样的行列式,叫做“三对角型”行列式.。
行列式计算方法小结
x2
n+1阶
xn xn xn xn m
将第1行的(-1)倍分别加到第2行,第3行,...,第n+1行得:
1 x1 x2 xn 1 m 0 0
Dn 1 0 m
0 n+1阶
1 0 0 m
(1) 若m=0,则
Dn
x1,n 1 0,n 1
(2) 若m 0,“箭形”行列式
从加边前的Dn 得出
将Dn中 第2列 、3列 、
、n
1列 都 乘 以
1 m
后 加 到 第1列 :
1 n xi
i1 m
x1
x2
xn
0
m 0 0
Dn
0
0 m 0
0
0 0 m
(m)n(1 n xi ) i1 m
字母行列式适用。 (2) 灵活性差,死板。
3.降阶法
利用性质,将某行(列)的元尽可能化为0,然后按行(列)展开.
n阶 n 1阶 2阶
此法灵活多变,易于操作,是最常用的手法。
*4. 递推公式法 (见附录1) *5、数学归纳法 (见附录2)
*6. 加边法(升阶)(见附录3)
二、特征
*
1 y y x
1 y y y
r1 ri (i 2,3,...,n)
0 x y 0 [ x (n 1) y]
0
[ x (n 1) y]1 ( x y)n1 0 0 0 x y [ x (n 1) y]( x y)n1
x y y y
y Dn
计算行列式的方法总结
计算行列式的方法总结行列式涉及的方面很多,例如判断矩阵可逆与否要计算行列式的值、解线性方程组、特征值等都与求行列式密不可分,所以各种类型解行列式的方法一定要掌握好,才能写好行列式,下面是计算行列式的方法总结,一起来看看吧!计算行列式的方法总结(一)首先,行列式的性质要熟练掌握性质1行列互换,行列式的值不变。
性质2交换行列式的两行(列),行列式的值变号。
推论若行列式中有两行(列)的对应元素相同,则此行列式的值为零。
性质3若行列式的某一行(列)各元素都有公因子k,则k可提到行列式外。
推论1数k乘行列式,等于用数k乘该行列式的某一行(列)。
推论2若行列式有两行(列)元素对应成比例,则该行列式的值为零。
性质4若行列式中某行(列)的每一个元素均为两数之和,则这个行列式等于两个行列式的和,这两个行列式分别以这两组数作为该行(列)的元素,其余各行(列)与原行列式相同。
性质5将行列式某行(列)的k倍加到另一行(列)上,行列式的值不变。
行列式展开法:行列式按某行(列)展开也是解行列式常用的方法。
行列式展开定理:定理1:n阶行列式D等于它的任一行(列)的各元素与各自的代数余子式乘积之和。
定理2:行列式D的某一行(列)各元素与另一行(列)对应元素的代数余子式乘积之和必为零。
(二)几种特殊行列式的值有关行列式的若干个重要公式:为便于考生综合复习及掌握概念间的联系,现将以后各章所涉及的有关行列式的几个重要公式罗列于下:2017考研数学:行列式的计算对于数值型行列式来说,我们先看低阶行列式的计算,对于二阶或者三阶行列式其是有自己的计算公式的,我们可以直接计算。
三阶以上的行列式,一般可以运用行列式按行或者按列展开定理展开为低阶行列式再进行计算,对于较复杂的三阶行列式也可以考虑先进行展开。
在运用展开定理时,一般需要先利用行列式的性质将行列式化为某行或者某列只有一个非零元的形式,再进行展开。
特殊低阶行列式可以直接利用行列式的性质进行求解。
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。
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是线性代数中的重要概念,广泛应用于各个领域,如线性方程组的求解、线性变换的判断等。
在实际应用中,计算行列式是一个必不可少的环节。
本文将对行列式的计算技巧和方法进行总结,以便读者能够更加轻松地解决行列式相关问题。
一、行列式的定义行列式是一个数。
行列式的定义通常有多种不同的形式,其中最常见的是按照矩阵的形式定义的。
对于一个n阶方阵A=(a_ij),其行列式记作det(A),可以通过以下方式计算:det(A) = a_11 * C_11 + a_12 * C_12 + ... + (-1)^(n+1) * a_1n * C_1n其中,C_ij是指元素a_ij的代数余子式。
二、行列式的计算方法1.二阶行列式的计算对于2阶方阵A=(a_11,a_12;a_21,a_22),其行列式可以直接通过以下公式计算:det(A) = a_11 * a_22 - a_12 * a_212.三阶行列式的计算对于3阶方阵A=(a_11,a_12,a_13;a_21,a_22,a_23;a_31,a_32,a_33),可以通过Sarrus法则来计算行列式:det(A) = 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_323.高阶行列式的计算对于n(n>3)阶方阵A,一般采用高斯消元法将矩阵转化为上三角矩阵,然后再计算行列式的值。
具体操作如下:a)对第一列进行第二行、第三行、..、第n行的倍加,使得第一列除了第一个元素外的其他元素都为0。
b)接着在第二列中对第三行、第四行、..、第n行的倍加,使得第二列除了第二个元素外的其他元素都为0。
c)重复以上步骤,直到将矩阵转化为上三角矩阵。
d)上三角矩阵的行列式等于主对角线上的元素相乘。
4.行列式的性质行列式具有以下性质,可以在计算中灵活运用:a)行互换或列互换,行列式的值不变,其符号变为相反数。
行列式的计算方法总结
行列式的计算方法总结行列式是矩阵的一个重要的数值性质,它将一个矩阵映射为一个数。
行列式的计算方法有多种,包括按定义展开、按行(列)展开、按特定行(列)展开、按相似行变化展开、按行列变换展开等等。
下面将总结行列式的计算方法。
1. 按定义展开法:行列式的定义是通过求和的形式给出的,具体计算步骤如下:a. 对于1×1的矩阵,直接返回矩阵元素的值。
b. 对于n×n的矩阵A,选择第一行或第一列,如第一行,则有det(A) = a_{11} * det(A_{11}) - a_{12} * det(A_{12}) + ... + (-1)^(1+n) * a_{1n} * det(A_{1n}),其中A_{ij}表示删去第i行第j列后的(n-1)×(n-1)的矩阵。
c. 迭代调用行列式计算函数,直到矩阵规模变为1×1,然后返回最终的计算结果。
2. 按行(列)展开法:选择任意一行(列),对于这一行(列)的每个元素aij,计算aij*(-1)^(i+j)*Det(Aij),其中Det(Aij)表示矩阵A删去第i行第j列后的(n-1)×(n-1)的矩阵的行列式。
将所有结果相加即可获得行列式的值。
3. 按特定行(列)展开法:对于任意一行(列)i,选择元素a_{ik},其中k≤n。
根据特定行(列)展开的性质,行列式的值可以表示为det(A) =a_{ik} * C_{ik},其中C_{ik}表示A中删去第i行第k列后的(n-1)×(n-1)的矩阵的行列式。
简而言之,即选取矩阵中的某个元素,用这个元素乘以它的代数余子式(或称余子式)再相加。
4. 按相似行变化展开法:相似行是指行向量的倍数,对于具有相似行的矩阵A,其行列式的值为零。
因此,可以选择特定的行对矩阵进行行变换,使得相似行变成0,从而简化计算。
这需要根据具体的矩阵进行分析,选择合适的行变换方式。
5. 按行列变换展开法:行列变换可以通过交换两行(列)或某行(列)乘以一个非零数加到另外一行(列)上进行。
行列式的计算方法总结 毕业论文
1 行列式的概念及性质1.1 行列式的概念n 级行列式nnn n nn a a a a a a a a a212222111211等于所有取自不同行不同列的个元素的乘积n nj j j a a a 2121的代数和,这里的n j j j 21是1,2,…,n 的一个排列,每一项都按下列规则带有符号:当n j j j 21是偶排列时,带有正号;当n j j j 21是奇排列时,带有负号。
这一定义可写成,这里∑nj j j 21表示对所有n 级排列的求和。
1.2 行列式的性质[1]性质1 行列互换,行列式值不变,即=nn n n n na a a a a a a a a212222111211nnn n n n a a a a a a a a a 212221212111性质2 行列式中某一行(列)元素有公因子k ,则k 可以提到行列式记号之外,即=nnn n in i i na a a ka ka ka a a a212111211nnn n in i i na a a a a a a a a k 212111211 这就是说,一行的公因子可以提出去,或者说以一数乘以行列式的一行就相当于用这个nn nnj j j j j j r j j j nnn n nn a a a a a a a a a a a a 21212121)(212222111211)1(∑-=数乘以此行列式。
事实上,nnn n in i i n a a a ka ka ka a a a212111211=11i i A ka +22i i A ka +in in A ka + =21(i i A a k +22i i A a +)in in A a +nnn n in i i n a a a a a a a a a k212111211= , 令k =0,如果行列式中任一行为零,那么行列式值为零。
性质3 如果行列式中某列(或行)中各元素均为两项之和,即),,2,1(n i c b a ij ij ij =+=,则这个行列式等于另两个行列式之和。
行列式计算方法归纳总结
数学与统计学学院中期报告学院:专业:年级:题目:学生姓名: 学号:指导教师姓名职称:年月日目录1 引言 (1)2行列式性质 (2)3行列式计算方法 (6)3.1定义法 (6)3.2递推法 (9)3.3化三角法 (9)3.4拆元法 (11)3 .4加边法 (12)3.6数学归结法 (13)3.7降价法 (15)3.8利用普拉斯定理 (16)3.9利用范德蒙行列式参考文献......................................................................................................... 错误!未定义书签。
8行列式的概念及应用摘要:本文先列举行列式计算相关性质,然后归纳总结出行列式的方法,包括:定义法,化三角法,递推法,拆元法,加边法,数学归结法,降价法,利用拉普拉斯定理,利用范德蒙行列式。
关键词:行列式;线性方程组;范德蒙行列式The concept and application of determinant Summary:This article lists calculated properties of determinants, and then sum up the determinant method, including: Definition, triangulation, recursive method, remove method, bordered by, mathematical resolution method, cut method, using Laplace theorem, using the vandermonde determinant.Keywords: determinant;Linear equations;;Vandermonde determinant1 引言行列式的概念最初是伴随着方程组的求解而发展起来的。
高等代数行列式计算方法小结
2 1n1
n1 n n1
n3 n2
1 1 2 n2 n1
rnrn1rrnn12
12 3
r2 r1 n(n 1) 0 1 1
n1 n 1 1n
2 0 1 1n
11
0 1n 1
11
行列式的计算
11
n(n 1) 2
1
1 n
1n 1
1 1n
11 11
n1
ri r1
11 n(n 1) 0 0
1 1n n n
解:由行列式 D定义知为 x 的4次多项式.
又 当 x 1时,1,2行相同,有D 0 , x 1 为D的根.
当 x 2 时,3,4行相同,有 D 0,
x 2为D的根.
故 D 有4个一次因式:x 1, x 1, x 2, x 2.
行列式的计算
设 D a( x 1)( x 1)( x 2)( x 2),
i 2,3 n 1 2 n 0 0
n n1
cn1 c1
11 n(n 1) 0 0
1 1 n 0
cn2 2 n 0 0
0 n1
n(n
1)
(
1)
( n1)( 2
n2)
(1)(
n)n2
2
n( n1)
(1) 2
(n
1)nn1
.
2
行列式的计算
(四)升级法(加边法)
a1 b1 a2 Dn a1 a2 b2
0
0
0
ak
0 0
ak1Dk
a1a2
1 1 1 11
ak ak1Dk
a1a2 a1a2
ak ak1 a1a2
k1 1
ak1(1 i1 ai ),
高等代数行列式的计算方法小结
... ... ...
...
a1 a2 a3 · · · xn
其中 xi ̸= ai, i = 2, 3 · · · n.
. . . .... .... .... . . . . .... .... .... . .
. .. . . ..
爪形行列式
解 把上面行列式的第一行的 −1 倍依次加到其余各行得,
...
.
cn
an
称这类行列式为爪形行列式.
. . . .... .... .... . . . . .... .... .... . .
. .. . . ..
化三角形法
分析 得分两种情形讨论. 如果 a2, · · · , an 都不是 0 就可以通过把
第
j
列的
−
ci ai
倍加到第
1
列得到三角行列式.
a2
c2
...
...
D = (−1)i+1bi(−1)i−2
ai−1 ci−1
ci
ci+1 ai+1
...
...
cn
an
= −a2 · · · ai−1biciai+1 · · · an.
. . . .... .... .... . . . . .... .... .... . .
. .. . . ..
. .. . . ..
化三角形法
1
+
a1
+
∑n
i=2
ai a1
1
1 ··· 1 1
a2
a3 ...
an
. . . .... .... .... . . . . .... .... .... . .
行列式的计算方法总结
行列式的计算方法总结行列式的计算方法有哪些呢?可能大部分同学并不知道。
为了普及知识。
下面是由小编为大家整理的“行列式的计算方法总结”,仅供参考,欢迎大家阅读。
行列式的计算方法总结第一、行列式的计算利用的是行列式的性质,而行列式的本质是一个数字,所以行列式的变化都是建立在已有性质的基础上的等量变化,改变的是行列式的“外观”。
第二、行列式的计算的一个基本思路就是通过行列式的性质把一个普通的行列式变化成为一个我们可以口算的行列式(比如,上三角,下三角,对角型,反对角,两行成比例等)第三、行列式的计算最重要的两个性质:(1)对换行列式中两行(列)位置,行列式反号(2)把行列式的某一行(列)的倍数加到另一行(列),行列式不变对于(1)主要注意:每一次交换都会出一个负号;换行(列)的主要目的就是调整0的位置,例如下题,只要调整一下第一行的位置,就能变成下三角。
拓展阅读:行列式的性质有哪些?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;行列式如果有两行(列)元素成比例,则此行列式等于零;若行列式的某一列(行)的元素都是两数之和,则这个行列式是对应两个行列式的和;把行列式的某一列(行)的各元素乘以同一数然后加到另一列(行)对应的元素上去,行列式不变。
n阶行列式实质上是一个n^2元的函数,当把n^2个元素都代上常数时,自然得到一个数。
当我们写的时候,写成一个表是为了方便的反映函数的物性。
当然,决不是指任何n^2元函数都是行列式,具体的行列式函数定义你找书一看看。
为了让你自己觉得好理解一些,你可以试着照行列式的定义把行列式写成多项式和的常见形式,当然那个形式比较复杂,但本质上与行列式是一样的,只是写成行列式易于直观的做各种运算处理。
- 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)。
Dn ax1 xn1 ax1 x2 xn2 xn ax1 x2 xn3 xn1 xn
ax1 x2 x4 xn ax1 x3 x4 xn xn xn1 x3 x2D1
a( x1 x2 xn1 x1 x2 xn2 xn x1 x3 xn x2 x3 xn )
x1 x2 xn 当 x1 x2 xn 0 时, Dn x1 x2
例 证明:
1a 1 1
Dn 1 1 a2 11
1 1 a1a2
1 an
an(1
1 ). ai
1 证:当 n 1 时,D1 1 a1 a1(1 a1 ) ,结论成立.
n 1
xn(1 a i1 xi ).
行列式的计算
当 xi 0(i 1,2 n)时也可以用加边法做:
1a Dn 0 a x1
a
1a a
a 1 x1
a
aa
a xn 1
xn
n 1
1 a
Dn
i1 xi 0
a x1
0
a a x1 x2 xn
n 1
xn(1
a
i 1
xi
).
行列式的计算
(七) 数学归纳法
1、定义法:适用于0比较多的行列式.
2、利用性质化三角形行列式
3、 按行(列)展开
4、 其他方法: 分离因子法 箭形行列式 行(列)和相等的行列式 递推公式法 加边法(升级法) 拆项法 数学归纳法
行列式的计算
(一)分离因子法
1123
例:计算
D
1 2
2 x2 3
2 1
3 5
.
2 3 1 9 x2
a1
a2
an an , b1b2 an bn
bn 0.
解:
1 a1
a2
an
0 a1 b1 a2
an
1) Dn 0 a1 a2 b2
an
0 a1
a2
an bn n1
行列式的计算
1 a1 a2
an
ri r1(i 2, 3
n 1) 1 b1 0 1 0 b2
0 0
c1
ci1 bi
(i
1, 2
cn 0 0
an
解:把所有的第 i 1列(i 1,
第1列,得:
,n) 的 ci 倍加到 ai
Dn1 a1a2
an (a0
n i 1
bi ci ai
).
行列式的计算
可转为箭形行列式的行列式:
1 a1 1 1) 1 1 a2
11
1 1 , ai 0, i 2,3 n.
1 an
a1 x x 2) x a2 x
Dn aDn1 b(Dn1 aDn2 ) Dn bDn1 a(Dn1 bDn2 )
bn2(D2 aD1 ) an2(D2 bD1 )
行列式的计算
而 D2 a2 ab b2, D1 a b
Dn aDn1 bn2(a2 ab b2 a2 ab) bn ; Dn bDn1 an2(a2 ab b2 a2 ab) an .
xx
x x , ai 0, i 2, 3 n.
an x
(把第 i 行分别减去第1行, 即可转为箭形行列式)
行列式的计算
(三)行(列)和相等的行列式
ab b 1) D b a b .
b
a
a (n 1)b b b
解:D c1 c2 cn a (n 1)b a
b
a (n 1)b b a
令 x 0, 则
1123
D
1 2
2 3
2 1
3 5
12,
2319
即 a 1 (1) 2 (2) 12, a 3.
D 3( x 1)( x 1)( x 2)( x 2).
行列式的计算
(二)箭形行列式
a0 b1 b2 c1 a1 0 Dn1 c2 0 a2
bn 0 0 , ai 0,i 1,2,3 n.
a x1 a Dn a a x2
a a x1 a a a a x2
aa
aa a
a0 a0
a xn
x1 0 0 x2
00
行列式的计算
0a 0 a xn Dn1,
0a
Dn x1 x2 xn1a xn Dn1 , Dn1 x1 x2 xn2a xn1Dn2 , Dn2 x1 x2 xn3a xn2 Dn3 ,
解:由行列式 D定义知为 x 的4次多项式.
又 当 x 1时,1,2行相同,有D 0 , x 1 为D的根.
当 x 2 时,3,4行相同,有 D 0,
x 2为D的根.
故 D 有4个一次因式:x 1, x 1, x 2, x 2.
行列式的计算
设 D a( x 1)( x 1)( x 2)( x 2),
1 0 0 bn
1 n ai
i1 bi
a1
an
n 1) 0 b1 0
0
0
bn
b1b2
bn(1
n i 1
ai bi
).
行列式的计算
(五)递推公式法
a b ab 0 1 a b ab
Dn 0 1 a b
000 000
00 00 0 0.
a b ab 1 ab
解
Dn 按c1展开 (a b)Dn1 abDn2
由以上两式解得
Dn
an1 a
bn1 b
(n 1)an
ab ab
(先将行列式表成两个低阶同型的行列式的线性
关系式,再用递推关系及某些低阶(2阶,1阶)
行列式的值求出 D的值)
行列式的计算
(六)拆项法(主对角线上、下元素相同)
a x1 a 1) Dn a a x2
a a.
解:
aa
a xn
2 1n1
n1 n n1
n3 n2
1 1 2 n2 n1
rnrn1rrnn12
12 3
r2 r1 n(n 1) 0 1 1
n1 n 1 1n
2 0 1 1n
11
0 1n 1
11
行列式的计算
11
n(n 1) 2
1
1 n
1n 1
1 1n
11 11
n1Biblioteka ri r111 n(n 1) 0 0
1 1n n n
1b b
a (n 1)b 1 a b
1b a
1b
ri r1 a (n 1)b 0 a b
i 2,3, n 00
b
0 (a b)n1 a (n 1)b .
ab
行列式的计算
1 23 2 34 2) D n1 n 1 n 12
n1 n n1 .
n3 n2 n2 n1
解
123 D n(n 1) 1 3 4
i 2,3 n 1 2 n 0 0
n n1
cn1 c1
11 n(n 1) 0 0
1 1 n 0
cn2 2 n 0 0
0 n1
n(n
1)
(
1)
( n1)( 2
n2)
(1)(
n)n2
2
n( n1)
(1) 2
(n
1)nn1
.
2
行列式的计算
(四)升级法(加边法)
a1 b1 a2 Dn a1 a2 b2