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一、行列式的性质

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Academic year: 2021

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(1)
(2)

一、行列式的性质

性质性质 1 行列式与它的转置行列式相等 . 1

行列式 称为行列式 的转置行列式 . DT D

ann

a a

22 11

n n

a a a

2 1 12

2 1

21

n

n a

a

a

D

2 1 21

n n

a a a

n

n a

a a

2 1

12

DT

ann

a a

22 11

(3)

证明 D det  aij 的转置行列式

,

2 1

2 22

21

1 12

11

nn n

n

n n T

b b

b

b b

b

b b

b D

i, j 1,2, ,n,

a

bij ij

按定义

 1 1 1 2 2  1 11 22 .

t p p np t p p p n

T

n

n a a a

b b

b

D

又因为行列式 D 可表示为

 1 11 22 .

t p p p n a n

a a

D

(4)

D DT . 证毕

性质性质 2 互换行列式的两行(列) , 行列式变号 .2 证明证明 设行列式

,

2 1

2 22

21

1 12

11

1

nn n

n

n n

b b

b

b b

b

b b

b D

说明 行列式中行与列具有同等的地位 , 因此行列 式的性质凡是对行成立的对列也同样成立 .

是由行列式 变换 两行得到的 ,D det  aij i, j

(5)

于是 D1   1 tb1p1 bipi bjpj bnpn

 1 ta1p1 aipi ajpj anpn

 1 ta1p1 aipj ajpi anpn ,

,

1 为自然排列

其中 i jn

1 的逆序数.

为排列 p pi pj pn

t

1,

1 p p p t

p i j n 的逆序数为

设排列 则有

即当 时 ,k i, j bkp akp;当 时 ,k i, j ,

, jp ip

jp

ip a b a

b

(6)

例如

推论 如果行列式有两行(列)完全相同,则 此行列式为零 .

证明 互换相同的两行,有 .

0

 D

, D D

  1 t   1 t1 ,

D1   1 t1a1p1 aipj ajpi anpn D.证毕

, 5 7

1 5

7 1

2 6

6

8 5

3

. 8 2 5 8

2 5

3

6 1

5 6 7

5 6 7

3 6 1 2

6 6

8 5

3

(7)

性质性质 3 行列式的某一行(列)中所有的元素都3 乘以同一数 ,等于用数 乘此行列式 .k k

nn n

n

in i

i

n

a a

a

ka ka

ka

a a

a

2 1

2 1

1 12

11

nn n

n

in i

i

n

a a

a

a a

a

a a

a

k

2 1

2 1

1 12

11

推论 行列式的某一行(列)中所有元素的公因推论 子可以提到行列式符号的外面.

(8)

性质4 行列式中如果有两行(列)元素成比 例,则此行列式为零.

证明

nn n

n

in i

i

in i

i

n

a a

a

ka ka

ka

a a

a

a a

a

2 1

2 1

2 1

1 12

11

nn n

n

in i

i

in i

i

n

a a

a

a a

a

a a

a

a a

a

k

2 1

2 1

2 1

1 12

11

0.

(9)

性质 5  若行列式的某一列(行)的元素都是两 数之和 .

nn ni

ni n

n

n i

i

n i

i

a a

a a

a

a a

a a

a

a a

a a

a D

) (

) (

) (

2 1

2 2

2 22

21

1 1

1 12

11

则 D 等于下列两个行列式之和:

nn ni

n

n i

n i

nn ni

n

n i

n i

a a

a

a a

a

a a

a

a a

a

a a

a

a a

a D

1

2 2

21

1 1

11

1

2 2

21

1 1

11

例如

(10)

性质6 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.

nj nj

ni n

j j

i

n j

i

a a

a a

a a

a a

a a

a a

1

2 2

2 21

1 1

1 11

nj nj

nj ni

n

j j

j i

n j

j i

j i

a a

ka a

a

a a

ka a

a

a a

ka a

a kr r

) (

) (

) (

1

2 2

2 2

21

1 1

1 1

11

例如 k

(11)

例1

2 10

10 4

4

6 14

7 5

3

1 2

4 0

2

5 9

7 3

3

1 3

2 1

1

D

二、应用举例

计算行列式常用方法:利用运算   把行列式 化为上三角形行列式,从而算得行列式的值.

j

i kr

r

3

(12)

2 10

10 4

4

6 14

7 5

3

1 2

4 0

2

5 9

7 3

3

1 3

2 1

1

D

3

2 10

10 4

4

6 14

7 5

3

1 2

4 0

2

2 0

1 0

0

1 3

2 1

1 3 1

2

 r r

(13)

2 10

10 4

4

6 14

7 5

3

1 4

0 2

0

2 0

1 0

0

1 3

2 1

1

2 10

10 4

4

6 14

7 5

3

1 2

4 0

2

2 0

1 0

0

1 3

2 1

1 3 1

2

 r r

  2

  3

1

2 2r

r

  4

(14)

4

2 r

r

2 2

2 0

0

2 0

1 0

0

1 4

0 2

0

3 5

1 2

0

1 3

2 1

1

2 2

2 0

0

3 5

1 2

0

1 4

0 2

0

2 0

1 0

0

1 3

2 1

1

1

4 4r

r

1

3 3r

r

(15)

2 2

2 0

0

0 1

0 0

0

2 1

1 0

0

3 5

1 2 0

1 3

2 1 1

3

4 r

r

2 2

2 0

0

2 0

1 0

0

2 1

1 0

0

3 5

1 2

0

1 3

2 1

1

2

3 r

r

  2

(16)

6 0

0 0

0

0 1

0 0

0

2 1

1 0

0

3 5

1 2

0

1 3

2 1

1

    2 1 6

4

5 4r

r

.

12

6 4

0 0

0

0 1

0 0

0

2 1

1 0

0

3 5

1 2 0

1 3

2 1 1

3 5 2r r

4

(17)

例 2 计算 阶行列式n

a b

b b

b a

b b

b b

a b

b b

b a

D

n b b b a

a

b a

b b

n a

b b

a b

n a

b b

b b

n a

1 1 1 1

D

将第 都加到第一列得2 ,3, ,n

(18)

a b

b

b a

b

b b

a

b b

b

b n

a

1 1 1 1 )

1 (

b a b

a b a

b b

b

b n

a

1

) 1

( 0

0

( 1) ( ) 1.

a n b a b n

(19)

例 3

nn n

n

nk n

k kk k

k

b b

b b

c c

c c

a a

a a

D

1

1 11

1

1 11

1

1 11

0

, )

det(

1

1 11

1

kk k

k ij

a a

a a

a D

det( ) ,

1

1 11

2

nn n

n ij

b b

b b

b D

2.

1D D D 证明

(20)

证明

; 0

11 1

11

1 kk

kk k

p p

p p

p

D

设为

化为下三角形行列式

,把 作运算

D1 ri krj D1

化为下三角形行列式

作运算

D2 ci kc j , D2

. 0

11 1

11

2 nn

nk n

q q

p q

q

D

设为

(21)

, 0

1 11

1

1 11

1 11

nn n

nk n

k kk k

q q

q c

c

c c

p p

p D

化为下三角形行列式

列作运

,再对后 行作运算

的前

D kc

c

n kr

r k

D

j i

j i

,

nn

kk q q

p p

D 11 11

D1D2.

(22)

( 行列式中行与列具有同 等的地位 , 行列式的性质凡是对行成立的对列也 同样成立 ).

计算行列式常用方法: (1) 利用定义 ;(2) 利用性质把行列式化为上三角形行列式,从而算 得行列式的值.

三、小结

行列式的 6 个性质

(23)

思考题

阶行列式 计算4

1 1 1

1 1 1

1 1 1

1 1 1

2 2

2 2

2 2

2 2

d d d d

c c c c

b b b b

a a a a

D

已知 abcd 1

(24)

思考题解答

1 1 1 1 1 1 1 1

2 2 2 2

d d d

c c c

b b b

a a a

D

1 1 1

1 1 1

1 1 1

1 1 1

2 2 2 2

d d d

c c c

b b b

a a a

(25)

d d d

c c c

b b b

a a a

abcd

1 1 1

1 1 1

1 1 1

1 1 1

2 2 2 2

 

d d d

c c c

b b b

a a a

1 1 1

1 1 1

1 1 1

1 1 1

1

2 2 2 2

3

.

0

參考文獻

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