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关于行列式的一般定义和计算方法.doc

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  • 卖家[上传人]:M****1
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  • 上传时间:2023-03-03
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    • 关于行列式的一般定义和计算方法n阶行列式的定义n阶行列式=(1)2 N 阶行列式是N! 项的代数和;3、N阶行列式的每项都是位于不同行、不同列N个元素的乘积;特点:(1)(项数)它是3!项的代数和;(2)(项的构成)展开式中的每一项都是取自行列式不同行不同列的三个元素之积.其一般项为: (3)(符号规律)三个正项的列标构成的排列为123,231,312. 它们都是偶排列; 三个负项的列标构成的排列为321,213,132, 它们都是奇排列.§行列式的性质性质1:行列式和它的转置行列式的值相同即=;行列式对行满足的性质对列也同样满足性质2  互换行列式的两行(列),行列式的值变号.如: D==ad-bc , =bc-ad= -D以r表第i行,C表第j列交换 i,j两行记为r,交换i,j两列记作CC性质3:如果一个行列式的两行(或两列)完全相同,则这个行列式的值等于零性质4:把一个行列式的*一行(或*一列)的所有元素同乘以*一个常数k的结果等于用这个常数k乘这个行列式第i行乘以k,记作r)推论1:一个行列式的*一行(或*一列)的所有元素的公因式可以提到行列式符号的前面。

      推论2:如果一个行列式的*一行(或*一列)的所有元素都为零,则行列式值等于零推论3:如果一个行列式的*二行(或*二列)的对应元素成比例,则行列式值等于零性质5:如果行列式D的*一行(或*一列)的所有元素都可以表成两项的和,则行列式D等于两个行列式D1和D2的和性质6:把行列式的*一行(或*一列)的元素乘同一个数后,加到另一行(或另一列)的对应元素上,行列式值不变推论如果行列式的*一行(列)的每个元素都是m个数之和(m>2),则此行列式等于m个行列式之和一个n阶行列式,如果它的元素满足:;试证:当n为奇数时,此行列式为零每一行(或列)提出一个(-1),再转置得D=(-1)nD性质7 行列式的*一行(列)的各元素与另一行(列)的对应元素的代数余子式的乘积之和等于零按行:按列:将性质7 与Laplace定理合并为下列结论: (1) 和 (2)行列式的计算1.利用行列式定义直接计算例1 计算行列式解 Dn中不为零的项用一般形式表示为.该项列标排列的逆序数t(n-1 n-2…1n)等于,故2.利用行列式的性质计算例2 一个n阶行列式的元素满足则称Dn为反对称行列式,证明:奇数阶反对称行列式为零. 证明:由知,即故行列式Dn可表示为由行列式的性质当n为奇数时,得Dn=-Dn,因而得Dn = 0.3.化为三角形行列式若能把一个行列式经过适当变换化为三角形,其结果为行列式主对角线上元素的乘积。

      因此化三角形是行列式计算中的一个重要方法例3 计算n阶行列式 解:这个行列式的特点是每行(列)元素的和均相等,根据行列式的性质,把第2,3,…,n列都加到第1列上,行列式不变,得4.降阶法降阶法是按*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,然后再展开例4 计算n阶行列式解 将Dn按第1行展开.5.逆推公式法逆推公式法:对n阶行列式Dn找出Dn与Dn-1或Dn与Dn-1, Dn-2之间的一种关系——称为逆推公式(其中Dn, Dn-1, Dn-2等结构相同),再由递推公式求出Dn的方法称为递推公式法例5 证明 证明:将Dn按第1列展开得 由此得递推公式:,利用此递推公式可得6.利用范德蒙行列式例6 计算行列式解 把第1行的-1倍加到第2行,把新的第2行的-1倍加到第3行,以此类推直到把新的第n-1行的-1倍加到第n行,便得范德蒙行列式7.加边法(升阶法)加边法(又称升阶法)是在原行列式中增加一行一列,且保持原行列式不变的方法例7 计算n阶行列式 解: (箭形行列式)8.数学归纳法例8 计算n阶行列式解:用数学归纳法. 当n = 2时假设n = k时,有 则当n = k+1时,把Dk+1按第一列展开,得由此,对任意的正整数n,有9.拆开法把*一行(或列)的元素写成两数和的形式,再利用行列式的性质将原行列式写成两行列式之和,使问题简化以利计算。

      例9 计算行列式 解:……上面介绍了计算n阶行列式的常见方法,计算行列式时,我们应当针对具体问题,把握行列式的特点,灵活选用方法学习中多练习,多总结,才能更好地掌握行列式的计算1);证明.关于行列式的消项(其中C代表列··R代表行)(2)=(a-b)3;证明=(a-b)3(3)=(a-b)(a-c)(a-d)(b-c)(b-d)(c-d)(a+b+c+d);证明(c2,c3,c4减数字去第一列的) =(a-b)(a-c)(a-d)(b-c)(b-d)(c-d)(a+b+c+d).(4)=*n+a1*n-1+×××+an-1*+an.证明 用数学归纳法证明.当n=2时,,命题成立. 假设对于(n-1)阶行列式命题成立,即Dn-1=*n-1+a1*n-2+×××+an-2*+an-1,则Dn按第一列展开, 有=*Dn-1+an=*n+a1*n-1+×××+an-1*+an. 因此,对于n阶行列式命题成立.6.设n阶行列式D=det(aij), 把D上下翻转、或逆时针旋转90°、或依副对角线翻转,依次得,,,证明,D3=D. 证明 因为D=det(aij),所以. 同理可证.7.计算下列各行列式(Dk为k阶行列式):(1), 其中对角线上元素都是a,未写出的元素都是0; 解(按第n行展开) =an-an-2=an-2(a2-1).(2);解 将第一行乘(-1)分别加到其余各行,得,再将各列都加到第一列上,得=[*+(n-1)a](*-a)n-1.(3); 解 根据第6题结果, 有此行列式为范德蒙德行列式.例3 练习3:证明:.证明:左边从最后一行开始,每行减去上一行,得到: 1 2 3 ... n-1 n 1 1 1 ... 1 1-n ... ... ... ... 1 1-n 1 ... 1 1 然后做列变换,从各列中减去第一列,得到: 1 1 2 ... n-2 n-1 1 0 0 ... 0 -n ... ... ... ... 1 -n 0 ... 0 0 再把各列乘以(1/n),加回到第一列,得到: (n+1)/2 1 2 ... n-2 n-1 0 0 0 ... 0 -n ... ... ... ... 0 -n 0 ... 0 0 最后沿第一列展开得到结果是(1/2)*(n+1)*n^{n-1}*(-1)^{(n-1)(n-2)/2}. z.。

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