数学家范德蒙生平

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范德蒙德行列式经典例题

范德蒙德行列式经典例题

范德蒙德行列式经典例题
范德蒙德行列式是超过三个未知数的线性方程组的一种简捷的求解方法,因为英国数学家范德蒙德(Thomas Fermont)发现此方法而得名,也称费马的行列式法,简写为F-L方法。

范德蒙德行列式是一种表格-数学形式,通过寻找满足增广矩阵=0的解,求出线性方程组的解。

这种实用技术在数学上有其自身的独特性,例如解非齐次线性方程组,解大型线性方程组等等。

它的优点是简单,易于使用,不需要数学推理的能力,通过轻松的计算,就可以找到答案。

范德蒙德行列式的典型应用就是对三元线性方程组求解。

这里有一个经典例题来介绍:令x+y+z=3, x-y-z=1, 2x+z=5,求解x,y,z的值:
根据范德蒙德行列式求解此例题,可以将方程组用增广矩阵表示出来:
|1 1 1 | |x | |3 |
|-1 -1 -1 | * |y | = |1 |
|2 0 1 | |z | |5 |
解增广矩阵,我们可以将它进行初等变换:
|1 1 1 | |1 0 -2 | |x | |3 |
|-1 -1 -1 | * |0 1 3 | * |y | = |1 |
|2 0 1 | |0 0 -1 | |z | |5 |
最后,我们得到:
x=4, y=-1,z=2
经过以上的例题,我们对这种求解三元线性方程组的方式有了详尽的了解。

范德蒙德行列式可以有效地、快速地求解含有三个未知数的线性方程组,最重要的是,不需要数学推理能力,只需要简单的计算就可以得到所有答案。

四阶范德蒙行列式计算

四阶范德蒙行列式计算

四阶范德蒙行列式计算四阶范德蒙行列式是一种特殊的行列式形式,它在数学中具有重要的应用。

范德蒙行列式是由比利时数学家亨利·范·德蒙于19世纪提出的,它是一种特殊的行列式形式,具有一些独特的性质和特点。

范德蒙行列式的计算公式如下:$$\begin{vmatrix}1 & a_1 & a_1^2 & a_1^3 \\1 & a_2 & a_2^2 & a_2^3 \\1 & a_3 & a_3^2 & a_3^3 \\1 & a_4 & a_4^2 & a_4^3 \\\end{vmatrix}$$其中$a_1, a_2, a_3, a_4$是给定的实数或复数。

通过使用范德蒙行列式的计算公式,我们可以计算出该行列式的值。

范德蒙行列式在数学中具有广泛的应用,尤其在线性代数和数值分析领域。

它可以用来解决方程组、计算多项式插值、线性回归等问题。

范德蒙行列式还可以用来求解最小二乘问题,即找到一条曲线或平面,使其与一组数据点的拟合误差最小。

范德蒙行列式的计算过程相对简单,只需要按照公式将给定的数值代入到行列式中,并按照行列式的性质进行计算即可。

例如,对于一个四阶范德蒙行列式,我们首先需要将给定的四个数值代入到行列式中,然后按照行列式的定义进行计算。

最后,我们可以得到该范德蒙行列式的值。

范德蒙行列式的计算结果通常是一个数值,它代表了给定的一组数值的某种特定关系。

通过计算范德蒙行列式,我们可以获得一些有关这组数值的重要信息。

例如,范德蒙行列式的值可以用来判断给定的数值是否线性相关,或者用来计算数值之间的相关系数。

除了计算范德蒙行列式的值外,还可以通过范德蒙行列式来解决一些实际问题。

例如,在数值分析中,我们经常需要根据一组数据点拟合一个多项式函数。

通过计算范德蒙行列式,我们可以找到最佳的多项式拟合函数,并根据范德蒙行列式的值来评估拟合的质量。

排列组合的数学历史小故事

排列组合的数学历史小故事

排列组合的数学历史小故事虽然数数始于结绳计数的远古时代,由于那时人的智力的发展尚处于低级阶段,谈不上有什么技巧。

随着人们对于数的了解和研究,在形成与数密切相关的数学分支的过程中,如数论、代数、函数论以至泛函的形成与发展,逐步地从数的多样性发现数数的多样性,产生了各种数数的技巧。

同时,人们对数有了深入的了解和研究,在形成与形密切相关的各种数学分支的过程中,如几何学、拓扑学以至范畴论的形成与发展,逐步地从形的多样性也发现了数形的多样性,产生了各种数形的技巧。

近代的集合论、数理逻辑等反映了潜在的数与形之间的结合。

而现代的代数拓扑和代数几何等则将数与形密切地联系在一起了。

这些,对于以数的技巧为中心课题的近代组合学的形成与发展都产生了而且还将会继续产生深刻的影响。

由此观之,组合学与其他数学分支有着必然的密切联系。

它的一些研究内容与方法来自各个分支也应用于各个分支。

当然,组合学与其他数学分支一样也有其独特的研究问题与方法,它源于人们对于客观世界中存在的数与形及其关系的发现和认识。

例如,中国古代的《易经》中用十个天干和十二个地支以六十为周期来记载月和年,以及在洛书河图中关于幻方的记载,是人们至今所了解的最早发现的组合问题甚或是架构语境学。

于11和12世纪间,贾宪就发现了二项式系数,杨辉将它整理记载在他的《续古抉奇法》一书中。

这就是中国通常称的杨辉三角。

事实上,于12世纪印度的婆什迦罗第二也发现了这种组合数。

13世纪波斯的哲学家曾讲授过此类三角。

而在西方,布莱士·帕斯卡发现这个三角形是在17世纪中期。

这个三角形在其他数学分支的应用也是屡见不鲜的。

同时,帕斯卡和费马均发现了许多与概率论有关的经典组合学的结果。

因此,西方人认为组合学开始于17世纪。

组合学一词是德国数学家莱布尼茨在数学的意义下首次应用。

也许,在那时他已经预感到了其将来的蓬勃发展。

然而只有到了18世纪欧拉所处时代,组合学才可以说开始了作为一门科学的发展,因为那时,他解决了柯尼斯堡七桥问题,发现了多面体(首先是凸多面体,即平面图的情形)的顶点数、边数和面数之间的简单关系,被人们称为欧拉公式。

范德蒙行列式.

范德蒙行列式.

范德蒙行列式.范德蒙行列式是线性代数中的一个重要概念,也是数学中的一个经典问题。

它在矩阵论、代数学、数论等领域中都有广泛的应用,被誉为"代数学中最基本的行列式"。

范德蒙行列式最初由比利时数学家范德蒙提出,它定义如下:对于序列$x_1,x_2,...,x_n$和序列$y_1,y_2,...,y_n$,我们定义范德蒙行列式为:$$ \begin{vmatrix} 1&x_1&x_1^2&...&x_1^{n-1}\\ 1&x_2&x_2^2&...&x_2^{n-1}\\\vdots&\vdots&\vdots&\ddots&\vdots\\1&x_n&x_n^2&...&x_n^{n-1} \end{vmatrix}=\prod_{1\leq i<j\leq n}(x_j-x_i) $$范德蒙行列式的值等于以$x_1,x_2,...,x_n$为根的$n$阶多项式在$y_1,y_2,...,y_n$处的插值多项式在$x_i = y_i$时的函数值。

当$x_1,x_2,...,x_n$两两不同的时候,范德蒙行列式的值为$\prod_{1\leq i<j\leq n}(x_j-x_i)$。

因此,范德蒙行列式常常被称为"互不相同的因子"。

范德蒙行列式具有一些重要的性质。

例如,当$x_1,x_2,...,x_n$其中有两个相同时,范德蒙行列式的值为0。

这是因为此时第$i$和$j$列完全相同,行列式的值完全由这两列的线性相关性决定,因此为0。

此外,范德蒙行列式还具有如下的递推公式:$$ D_n(x_1,x_2,...,x_n) = D_{n-1}(x_1,x_2,...,x_{n-1})\prod_{i=1}^{n-1}(x_n-x_i) $$其中$D_n(x_1,x_2,...,x_n)$表示$x_1,x_2,...,x_n$序列的$n$阶范德蒙行列式。

证明范德蒙德(Vandermonde)行列式

证明范德蒙德(Vandermonde)行列式



a11 a1n1
仿照上述推论证明中所用的方法,在行列式
det(aij) 按第 i 行展开的展开式中,用 b1 , b2 , ···, bn
依次代替 ai1 , ai2 , ···, ain ,可得
a11 a1n
ai1,1 ai1,n
b1 bn b1 Ai1 b2 Ai2 bn Ain .
很少用来计算具体的行列式,但对于低阶行列式 (如二阶、三阶)或有很多零元素的高阶行列式,
有时也可用此方法来计算; 方法2 适用于行列式 的阶不确定的高阶行列式的计算; 方法3 主要用
于阶为已知的高阶行列式的计算. 当然在计算一个 行列式时,应根据实际情况灵活选择计算方法.
例12 证明范德蒙德(Vandermonde)行列式
11
1
x1 x2
Dn x12
x22
xn
xn2
( xi x j ). (1)
ni j1
x x n1
n1
1
2
x n1 n
证明 用数学归纳法
11
D2 x1
x2
x2 x1
( xi x j )
2i j1
所以n=2时(1)式成立.
假设(1)对于n-1阶范德蒙行列式成立,从第n行开始,后行
Байду номын сангаас
1 xn x1 xn ( xn x1 )
0
xn2 2
(
x2
x1 )
x3n2 ( x3 x1 )
xn2 n
(
xn
x1
)
按照第1列展开,并提出每列的公因子( xi x1 ) ,就有
11
1
( x2 x1 )( x3 x1 ) ( xn x1 ) x2

范德蒙德方程组的解

范德蒙德方程组的解

范德蒙德方程组的解范德蒙德方程组是一类常见的线性方程组,由荷兰数学家范德蒙德于18世纪初提出。

该方程组在数学、工程、物理等领域中都有着重要的应用,因此求解范德蒙德方程组一直是一个很有意义的问题。

范德蒙德方程组可以表示为:x1 + x2 + ... + xn = c1a1x1 + a2x2 + ... + anxn = c2...an-1x1 + an-2x2 + ... + a1xn = cn其中,a1、a2、...、an和c1、c2、...、cn为已知常数。

要求解范德蒙德方程组,首先需要了解矩阵的概念。

将范德蒙德方程组的系数和常数构成n阶方阵,称为系数矩阵A。

将未知量构成的列向量(即x1,x2,...,xn)称为未知量向量x,将常数构成的列向量(即c1,c2,...,cn)称为常数向量b,则范德蒙德方程组可以表示为Ax=b。

接下来,可以用高斯消元法求解范德蒙德方程组。

具体地,将方程组的系数矩阵A和常数向量b联合起来,形成增广矩阵,然后通过一系列初等行变换,将增广矩阵化为行最简阶梯矩阵。

对于化为行最简阶梯矩阵的增广矩阵,如果它的最后一行不全为零,则方程组无解;如果它的最后一行全为零且前面的每一行最左边的非零元素都在主对角线上,则方程组有唯一解;如果它的最后一行全为零但存在某一行最左边的非零元素不在主对角线上,则方程组有无数解。

需要注意的是,如果范德蒙德方程组的系数矩阵A是奇异矩阵(即行列式为零),则方程组无解或有无数解。

除了高斯消元法外,还可以使用矩阵的逆来求解范德蒙德方程组。

具体地,将方程组表示为Ax=b,将A的逆记为A-1,则x=A-1b。

在实际应用中,范德蒙德方程组的解法很多,需要根据具体情况选用最适合的方法。

同时,也需要注意实际应用中的误差问题,以免给结果带来误差。

总之,范德蒙德方程组的解法是求解线性方程组的重要部分,它在数学和应用领域中都有广泛的应用。

通过认真学习和理解范德蒙德方程组的求解方法,我们可以更好地应对实际问题,提高解决问题的能力。

范德蒙

范德蒙

对数学的主要贡献
1 x1
2 x1 n 1 x1
1 x2
2 x2

1 xn
2 xn
n 1 n 1 x2 xn
被命名为范德蒙德行列式.关于这一命名,数学 界有异议,因为这一行列式并未出现在他的论文 中.在数学中以他的姓氏命名的还有范德蒙德矩 阵、范德蒙德结点组等.
对数学的主要贡献
范德蒙德对代数学作出了贡献 .1771─1772 年他连续向巴黎科学院提交了四篇论文,这也是 他的全部数学论文 . 他通过对根的置换下函数不 变量的讨论,研究了代数方程可解性的一般问题, 1771年他在一篇论文中断言,每一个形为xn-1=0 的方程是可以用开根解出来的,其中 n 是素数, 但是他仅验证了对于11以下的素数,这种方法是 行得通的 . 他还证明了根的任何对称函数都能用 方程的系数表示出来 . 范德蒙德是第一个对行列 式理论作出连贯的逻辑的阐述(即把行列式理论
范德蒙德 (Vandermonde, AlexandreTheophile)
(1735—1796)
名人名言
“范德蒙德是第一个对行列式理论作出连贯 的逻辑的阐述的人.” ——克兰
生平简介
范德蒙德是法国数学家.1735年2月28日生于 巴黎;1796年1月1日卒于巴黎.
范德蒙德最先在巴黎学习音乐,后来从事数 学研究,1771年当选为巴黎科学院院士,1782年 担任国立工艺博物馆指导,1795年被提名为国家 研究院院士.
对数学的主要贡献
与线性方程求解相分离)的人,虽然他也把它应 用于解线性方程组.他还给出了用二阶子式及其余 子式展开行列式的法则,还提出了专门的行列式 符号.从集中到对行列式本身进行研究这一点来说, 他是这门理论的奠基人 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 范德蒙德已具有拉格朗 日的预解式、置换理论等思想,为群的观念的产 生做了一些准备工作.在数学书籍中有一种特殊的 行列式:

范德蒙行列式的证明及其应用

范德蒙行列式的证明及其应用

范德蒙行列式的证明及其应用work Information Technology Company.2020YEAR范德蒙德行列式的证明及其应用摘要:介绍了n阶范德蒙行列式的定义,用递推法和拉普拉斯定理两种方法证明了范德蒙行列式,辅以实例研究了它在高等代数中的一些应用.向量空间理论用来解决线性问题;在线性变换理论、多项式理论和微积分理论中,主要用它构造线性方程组,进而应用克拉默法则或相关定理判断根的情况;在行列式计算中,主要运用范德蒙行列式的结论简化n阶行列式的计算过程.探究范德蒙行列式的历史及相关应用,为更进一步钻研其相关性质与应用奠定了良好的基础.关键词:范德蒙德行列式;向量空间;线性变换;应用1引言行列式本身有着长远的历史发展过程.它的理论最早可追溯到十七世纪末,在十九世纪末,其理论体系已基本形成.1683年,定义行列式概念的是日本数学家关孝和.同一年,德国数学家莱布尼茨首先开始使用指标数的系数集合来表示有三个未知数的三个一次方程组的系数.他这种解决方程组的思维方式为行列式理论的深入研究工作打下了坚实地基础.1771年,范德蒙创造性的在深入研究行列式理论的基础上,尝试解线性方程组.他这种勇于创新、敢于探索的精神为大家所认可,被公认为行列式的奠基人.他以现在被大家所熟悉的拉格朗日著作中的相关知识为理论基础,进行了反复的钻研,为后来研究群的概念奠定了良好的基础.第一个阐述行列式的数学家便是范德蒙.他运用自己的聪明才智、活跃的思维、批判的科研态度给出了现代代数书中二阶子式及余子式的定义,经过推理,演绎这一系列严谨的过程,完善了行列式的概念,并给出了行列式的数学符号记录.1772年,皮埃尔-西蒙.拉普拉斯在范德蒙著作和自身灵感的启示下,思维方法发生了变化,得出了子类型的概念.自此起,人们对行列式展开了单独的研究.人们为了深入了解行列式理论的本质特征,在19世纪展开了更深层次的研究.柯西积极吸收前人的劳动成果的同时,首次给出了行列式的系统理论.包括双重组标记法、行列式的乘法定理等.1832年至1833年,问卡尔.雅可给出了一个特殊的行列式的计算结果.基于此,1839年,卡塔兰发现了Jacobian行列式.范德蒙行列式整齐、完美的结构形式让我们体验到数学之美.简单探索它的应用,感悟数学的魅力.如果我们能够深入探索范德蒙行列式并灵活运用它,未来将更广泛的应用在数学各个领域.2范德蒙行列式的定义及证明2.1定义行列式1121121111---n nn n na a a a a a(1)称为n 阶的范德蒙(Vandermonde )行列式.由范德蒙行列式的定义,我们可以得出结论:对任意的(2)n n ≥阶范德蒙行列式等于n a a a ,,21这n 个数的所有可能的差)1(n i j a a j i ≤<≤-的乘积. 2.2范德蒙德行列式的证明 2.2.1用递推法证明12112211120011111221111a a a a a a a a a a D n n n n n n n n r a r r a r r a r n n n n n -----------−−−−−−→−---)()()()()()(12132312221133122123121a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a n n n n n n n n c ---------−−−→−---展开按上式112312)())((----=n n D a a a a a a仿上做法,有2224231)())((-----=n n n D a a a a a a D 再递推下去,直到11=D .故)()()())()(())((112242311312j i ni j n n n n n a a a a a a a a a a a a a a a a D -=-------=∏≤<≤-2.2.2用Laplace 定理证明已知在n 级行列式nnnjn in iji n j a a a a a a a a a D111111= 中,除第i 行(或第j 列)的元素ij a 以外,行列式中其余元素全是零,则由Laplace 定理得:此行列式等于ij a 与它的代数余子式ij A 的乘积ij ij A a D =,在113121122322213211111----=n nn n n nnn a a a a a a a a a a a a D中,从最后一行开始,每一行减去它相邻前一行的1a 倍,得)()()(0)()()(0011111213231222113312211312a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a D n n n n n n n n n ---------=---根据上述定理)()()()()()(1213231222113312211312a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a D n n n n n n n n n ---------=---把每列的公因子提出来,得223223211312111)())((------=n nn n nn n a a a a a a a a a a a a D等式右边的第二个因子是1-n 阶行列式,用1-n D 表示,则上式中111312)())((----=n n n D a a a a a a D同样地,可以得到2224231)())((-----=n n n D a a a a a a D此处2-n D 是一个2-n 阶范德蒙行列式,一直继续下去,得)()())(())((122311312-------=n n n n n a a a a a a a a a a a a D)(1j i ni j a a -=∏≤<≤3范德蒙德行列式的应用3.1在向量空间理论中的应用在解析几何中,直观上我们经常认为一维、二维、三维向量空间是有意义的.当3>n 时,就没有直接的现实意义,但在高等代数这门课程中,n 维向量空间却是很常见的.当涉及线性相关问题时,通常我们通过构造同构映射的方法,将其转化为范德蒙行列式的问题,进而利用该行列式是否为零判断线性相关性.例 1.设V 是数域F 上的n 维向量空间,任给正整数n m ≥,则在V 中存m 个向量,其中任取n 个向量都线性无关]7[.证明:因为n F F ≅,所以只须在n F 中考虑.取)3,,3,3,1(121-=n a))3(,,3,1(2122-=n a))3(,,3,1(1m n m m a -= 令.1,)3()3(31)3()3(31)3()3(312112*********1m k k k D n k n k k k n k k k n k n nnnk≤≤≤≤≤=---121212)3()3(31)3()3(31)3()3(31222111---=n k k k n k k k n k k k n n n nD 是范德蒙行列式 且0≠n D ,所以n k k k a a a ,,,21 线性无关.3.2在线性变换中的应用线性变换是代数学中的一个重要概念,它的抽象性使我们在掌握这个概念时比较困难.此时,我们可以应用线性变换的定义及性质,考虑构造新函数,运用方程思想解决此类问题.例 2.设数域F 上的n 维向量V 的线性变换σ有个互异的特征值n λλλ,,,21 ,则与σ可交换的V 的线性变换是12,,,,-n e σσσ 的线性组合,这里e 为恒等变换.证明:由题意,由于σ是n 维向量V 上的线性变换,由线性变换的定义得n i i i i ,,2,1,)( ==αλασ,假设{}F k k V i ∈=|αλ是δ的不变子空间.根据不变子空间的特点,δ是与σ可交换的线性变换.令112210--++++=n n x x x e x σσσδ 且n i k i i i ,,2,1,)( ==αασ,则有以下方程组⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+++=+++=+++=------111012121021111101n n n n nn n n n x x x k x x x k x x x k λλλλλλ (2) 由于线性方程组的系数矩阵的行列式)(j 1j i ni D λλ-∏=≤<≤,所以方程组(2)有唯一解,即就是12,,,,-n e σσσ 这n 个向量线性无关,题目得证. 3.3多项式理论中的应用在多项式理论中,许多题目涉及求根问题.一般情况下,我们可以用综合除法解决这类问题,但是在不知道多项式函数最高次项系数和常数项系数的条件下,我们可根据题意列出线性方程组.通过计算该线性方程组对应的系数矩阵的行列式是否为零判断根的情况,进而得出结论.例 3.设n n x c x c c x f +++= 110)(.若()f x 至少有1+n 个不同的根,则0)(=x f .证明:取121,,,+n x x x 为()f x 的1+n 个不同的根.则有由齐次线性方程组⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=++++=++++=++++++000121211022222101212110n n n n n nn n n x c x c x c c x c x c x c c x c x c x c c (3) 其中n c c c ,,,10 看作未知量.且0)(1≠-∏=≤<≤j i ni j x x D .由于该方程组的等式右端的数均为零,由变形后的定理得:此方程组的解全为零.从而010====n c c c .即)(x f 是零多项式. 3.4微积分中的应用例4.设)(y f 在],[b a 上连续,在),(b a 内存在2阶导数]2[.证明:在b x a <<上有)(21)()()()(''c a b a f b f a x a f x f f=-----.这里),(b a c ∈证明:在],[b a 上构造函数)(1)(1)(1)(1)(2222b f b bx f x x a f a a y f y y y F =是范德蒙行列式,而函数)(y F 满足中值定理条件: 因)()()(y F x F a F ==.由中值定理,在),(b a 内存在b x x x a <<<<21,使0)()(2''1''==x F x F .故存在),(21x x c ∈,使0)(''=c F .即就是0)(1)(1)(1)(200)(222''''==b f b b x f x x a f a ac f c F .按行列式定义展开,即得所证. 3.5行列式计算中的应用涉及行列式计算问题时,经常运用行列式的性质解决问题,但其复杂多变的形式给行列式的计算增加了难度.对于具体的行列式,我们可以根据它的性质和定义解决.但对于那些结构特殊的、抽象的行列式,可通过观察、归纳总结,我们可以用特殊的方法迅速解决问题. (1)用提取公因式计算行列式例5.计算nn n n n n n D 222333222111= 解:由观察得到:该行列式中每行元素都分别是同一个数的不同方幂,并且其方幂次数从左至右依次增加,但它的次数是由1递加至n ,由行列式的相关性质,得1212121333122211111321---⨯⨯⨯⨯=n n n n n n n n D仔细观察,我们在右边的行列式中,从第2行开始,每行的1都写成该行中这个自然数的零次幂的形式,则它为n 阶范德蒙行列式,故)]1([)2()24)(23)(1()13)(12(!--------=n n n n n D n!1!2)!2()!1(! --=n n n (2)对换行列式中每一行(或每一列)的次序例6.计算1111)()()1()1(1111n b b b n b n b b b b b D n n n n n nn ------=---+ 分析:遇到这类问题,我们经常考虑运用行列式的六条性质来解决.为此,我们可以调换该行列式的次序,将它化为标准形式.解:把1+n 行依次与上面的每一行交换至第1行,第n 行依次与上面的每一行交换至第2行,以此类推,由自然数排列的逆序原则,共经过2)1(12)2()1(+=+++-+-+n n n n n 次交换 得到1+n 阶范德蒙行nn nn n n n n n n b b b n b b b nb b b D)()1()()1(1111)1(1112)1(1-------=---++)]1([)]1(2)[()2)(1()1(2)1(--------------=+n b n b b b b n b b b b b n n !1k nk =∏=(3)用拆行(列)计算行列式n 阶行列式中的i 行(列)由两个互异元素构成,且任意相邻两行(列)都含有共同元素,那么我们可以利用行列式的初等变换原则,通过消去一些分行中某一元素的方法,巧妙运用范德蒙行列式结论.例7.计算4阶行列式3424332332223121244233222211432111111111a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a D ++++++++++++=分析:观察此行列式,我们可以看出:该行列式满足拆项行(列)计算行列式的特点,因此我们可以用该方法来解决这个问题.解:消去此行列式第二行每一项中的数字1,得:342433233222312124423322221143211111a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a ++++++++ (4) 消去行列式 (4)第三行中加号前的元素,得:34243323322231212423222143211111a a a a a a a a a a a a a a a a ++++ (5) 再从行列式(5)中消去第4行中与第三行一样的元素得:343332312423222143211111aaaaa a a aa a a a因为该行列式为4阶范德蒙行列式,故)(11114134333231242322214321j i i j a a a a a a a a a a a a a a -∏==≤<≤ (4)用加边法计算行列式行列式的各行(或列)有明显范德蒙行列式定义的特点,但共同元素的方幂并不是按连续的自然数的顺序依次增加,此时我们可以考虑用加边法.例8.计算4级行列式444422221111d c b a dcbad c b a D =分析:D 不是范德蒙德行列式,但具有该行列式的特点,可考虑构造5级的范德蒙德行列式,再利用范德蒙德行列式的结果,间接求出D 的值. 解:构造5阶范德蒙行列式按第五列展开得45534523525155x A x A x A x A A D ++++= 其中3x 的系数为D D A -=-=+5445)1(又利用范德蒙行列式的结果得))()()(())()()()()((5d x c x c d b x b d b c a x a d a c a b D ----⨯------= ])([))()()()()((34 ++++-⨯------=x d c b a x c d b d b c a d a c a b其中3x 的系数为))()()()()()((d c b a c d b d b c a d a c a b D +++------=故))()()()()()((d c b a c d b d b c a d a c a b D +++------=4结束语范德蒙德行列式还可以应用于数学其他科目上.例如:在数学分析中,我们可以用它来构造高阶无穷小量,在线性代数中,我们可以用它来解决向量组线性相关性的证明问题.范德蒙行列式广泛的作用更加激发了我们深入探索它的欲望.我们希望在掌握相关的基础课程和基本理论之上,研究范德蒙行列式,用科学技术指导实践,更好的服务社会,促进经济发展.参考文献:[1]范臣君.范德蒙行列式在构造高阶无穷小的应用[J].吉林师范大学学报,2015.2(1) [2]万勇,李兵.线性代数[M].上海:复旦大学出版社,2006. [3]何江妮.范德蒙德行列式的证明及其应用[J].科教文化.[4]Kenneth C .Louden .Compiler Construction Principles and Practice[M].北京:机械工业出版社,2002.4444433333222225a 11111x d c b a x dc b a xd c b a x d c b D =[5]徐杰.范德蒙行列式的应用[J].科技信息,2009(17).[6]SERGE Lang.Linear Algebra(2nd ed)[M].NeW York:Columbia University,1988.[7]刘彦信.高等代数(第三版)[M].西北工业大学出版社,2004.[8]北京大学数学系几何与代数教研室代数小组.高等代数(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2003.[9]北京大学数学系几何与代数教研室代数小组.高等代数(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2003.Proof of Fandemengde Determinant and its ApplicationAbstract:This paper introduces the definition of n-order Vandermonde determinant. We proved Vandermonde determinant by recurisive method and Laplasse theorem , and explored its application in the higher algebra by some examples.Vector space theory is used to solve linear problem; It was used to structure linear equcations in linear transformation theory, polynomial theory and calculus theory , and judge the situation of root by Cramers rule or related theorem; In the calculation process of determinant calculation,It is maily used to simplify the n-order determinant. It laid a good foundation for further studying its properties and application by exploring the history of Vandermonde determinant and related applications.Keywords: fandemeng determinant; vectort space; linear trasformation; application- 10 -。

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Alexandre-Théophile VandermondeBorn: 28 Feb 1735 in Paris, FranceDied: 1 Jan 1796 in Paris, FranceArticle by:J J O'Connor and E F RobertsonMarch 2001Edited by XiaJingbo, mail to: xjb@ Alexandre-Theophile Vandermonde's father was a medical doctor who was originally from Landrices but had spent 12 years in the Orient. He had set up a medical practice in Paris and was working there as a doctor when his son Alexandre-Théophile was born. He did not encourage his son to follow a medical profession but rather encouraged him to take up a career in music. Certainly he was not interested in mathematics when he was young. Alexandre-Théophile was awarded his bachelier on 7 September 1755 and his licencie on 7 September 1757.His first love was music and his instrument was the violin. He pursued a music career and he only turned to mathematics when he was 35 years old. It was Fontaine des Bertins whose enthusiasm for mathematics rubbed off on Vandermonde. Perhaps surprisingly he was elected to the Académie des Sciences in 1771 with little evidence of his mathematical genius other than his first paper which, although he was not a member at the time, was read to the Academy in November 1770. However, he did make quite a remarkable contribution to mathematics in this paper and three further papers which he presented to the Academy between 1771 and 1772. These four papers represent his total mathematical output and we will discuss their content below together with the views of a number of historians of mathematics on his contribution.Vandermonde's election to the Académie des Sciences did motivate him to work hard for the Academy and to publish other works on science and music. In 1777 he published the results of experiments he had carried out with Bézout and the chemist Lavoisier on low temperatures, in particular investigating the effects of a very severe frost which had occurred in 1776. Ten years later he published two papers on manufacturing steel, this time joint work with Monge and Bertholet. The aimof this research was to improve the steel used for bayonets but experimenting with different mixtures of iron and carbon. That he work closely with Monge reflected the fact that the two were very close friends, in fact he so close that he was known as femme de Monge.In 1778 Vandermonde presented the first of a two part work on the theory of music to the Académie des Sciences. The second part was presented two years later. This work Système d'harmonie applicable à l'état actuel de la musique did not propose a mathematical theory of music as one mighthave expected from someone who was an expert in both fields. On the contrary the aim of the work was to put forward the idea that musicians should ignore all theory of music and rely solely on their trained ears when judging music. As one might expect this proved a controversial work with musicians being sharply divided as to whether they agreed with Vandermonde or not. Despite the opposition of many musicians at first, the ideas put forward by Vandermonde gained favour over the years and by the beginning of the nineteenth century the Académie des Sciences had moved music from the mathematical area to the arts area. It is worth repeating that it is strange that a mathematician of the highest rank should have argued against music as a mathematical art, a position it had held since the days of ancient Greece.Positions which Vandermonde held include director of the Conservatoire des Arts et Métiers in 1782 and chief of the Bureau de l'Habillement des Armées in 1792. In the same year of 1792 he sat with Lagrange on a committee of the Académie des Sciences which had to examine the violon harmonique, a newly invented musical instrument. He was involved with the École Normale, which was founded in October 1794, and was on the team designing a course in political economy. His friend Monge was also involved with the École Normale as were Lagrange and Laplace. However the establishment only operated for six months after it opened in the Muséum d'Histoire Naturelle in January 1795 before being closed down.Like Monge, Vandermonde was a strong supporter of the Revolution which began with the storming of the Bastille on 14 July 1789. The politics of Revolution in France long before this event had been so exciting for Vandermonde that it diverted him from a possible longer mathematical and scientific career. However the truth of the matter is that he suffered from poor health all his life and, but for this, he might well have been able to be highly involved in politics yet continue with mathematical and scientific activities.Perhaps the name of Vandermonde is best known today for the Vandermonde determinant. While it is certainly true that he made a major contribution to the theory of determinants, yet nowhere in his four mathematical papers does this determinant appear. It is rather strange, therefore, that this determinant should be named after him and several authors have puzzled over the fact for some time. Lebesgue's conjecture in [3] (first published in 1940) that it resulted for someone misreading Vandermonde's notation, and therefore believing that this determinant was in his work, seems the most likely.Vandermonde's four mathematical papers, with their dates of publication by the Académie des Sciences, were Mémoire sur la résolution des équations (1771), Remarques sur des problèmes de situation (1771), Mémoire sur des irrationnelles de différens ordres avec une application au cercle (1772), and Mémoire sur l'élimination (1772).The first of these four papers presented a formula for the sum of the m th powers of the roots of an equation. It also presented a formula for the sum of the symmetric functions of the powers of such roots. Neither of these were new having appeared in Waring's work shortly before but, although he was aware of this Vandermonde claimed, rightly in my [EFR] opinion, that his approach was sufficiently different to make publication of these results for a second time worthwhile. The paper also shows that if n is a prime less than 10 the equation x n - 1 = 0 can be solved in radicals. Jones writes in [1]:- ... Vandermonde's real and unrecognised claim to fame was lodged in his first paper, in which he approached the general problem of the solubility of algebraic equations through a study of functions invariant under permutations of the roots of the equation.Kronecker claimed in 1888 that the study of modern algebra began with this first paper of Vandermonde. Cauchy states quite clearly that Vandermonde had priority over Lagrange for this remarkable idea which eventually led to the study of group theory.In his second paper Vandermonde considered the problem of the knight's tour on the chess board. This paper is an early example of the study of topological ideas. Vandermonde considers the intertwining of the curves generated by the moving knight and his work in this area marks the beginning of ideas which would be extended first by Gauss and then by Maxwell in the context of electrical circuits.In his third paper Vandermonde studied combinatorial ideas. He defined the symbol[p]n = p(p-1)(p-2)(p-3)...(p-n+1)and[p]-n = 1/(p+1)(p+2)(p+3)...(p+n).He gave an identity for the expansion of [x + y]n and also proved thatπ/2 = [1/2]1/2.[-1/2]-1/2It is interesting to note that at this time no notation existed for n! yet with his notation Vandermonde had defined something more general. Clearly[n]n = n!The final of Vandermonde's four papers studied the theory of determinants. Muir [4] claims that because of this paper Vandermonde was:-The only one fit to be viewed as the founder of the theory of determinants.The reason for this strong claim by Muir is that, although mathematicians such as Leibniz had studied determinants earlier than Vandermonde, all earlier work had simply used the determinant as a tool to solve linear equations. Vandermonde, however, thought of the determinant as a function and gaveproperties of the determinant function. He showed the effect of interchanging two rows and of interchanging two columns. From this he deduced that a determinant with two identical rows or two identical columns is zero. Finally he gave a remarkably clever notation for determinants which has not survived.References for Alexandre-TheophileVandermonde1.P S Jones, Biography in Dictionary of Scientific Biography (New York 1970-1990).Articles:2.H Lebesgue, L'oeuvre mathématique de Vandermonde, Thales, recueil des travaux del'Institut d'histoire des sciences IV (1937-39), 28-42.3.H Lebesgue, L'oeuvre mathématique de Vandermonde, Enseignement Math. (2) 1 (1956),203-223.4.T Muir, History of determinants V olume 3 (1920).5.J H Przytycki, History of the knot theory from Vandermonde to Jones, in XXIVth NationalCongress of the Mexican Mathematical Society (México City, 1992), 173-185.6.J J Tattersall, Who put the 'C' in A-T Vandermonde?, Historia Math.15 (4) (1988),361-367.7.J J Tattersall, Vandermonde's contributions to the early history of combinatorial theory,Eleventh British Combinatorial Conference, Ars Combin.25 (1988), C, 195-203.。

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