范德蒙行列式的证明及其应用 (2)

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[整理版]范德蒙行列式及其应用

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范德蒙行列式及其应用摘要:在高等代数中,行列式无疑是一个重点和难点。

它主要应用于高等代数理论,作为一种特殊的行列式——范德蒙行列式不仅具有特殊的形式,而且有非常广泛的应用.本文主要探讨范德蒙行列式在向量空间理论,线性变化理论,多项式理论中以及行列式计算中的应用.关键词:范德蒙行列式;多项式;线性变换一. 范德蒙行列式定义及性质1.范德蒙行列式的定义定义1 关于变元1x ,2x n x 的n 阶行列式122221211112111n n n n n n nx x x D x x x x x x ---=(1)叫做1x ,2x n x 的n 阶范德蒙行列式,记作n V (1x ,2x ,…n x ).2.我们用定理证明范德蒙德行列式已知在错误!未找到引用源。

级行列式中,第错误!未找到引用源。

行(或第错误!未找到引用源。

列)的元素除错误!未找到引用源。

外都是零,那么这个行列式等于错误!未找到引用源。

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中,从最后一行开始,每一行减去它相邻前一行的错误!未找到引用源。

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阶范德蒙行列式,用错误!未找到引用源。

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是一个n-2阶范德蒙行列式,如此继续下去,最后得错误!未找到引用源。

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范德蒙德行列式的研究与应用

范德蒙德行列式的研究与应用

范德蒙德行列式的研究与应用给定n个数$x_1,x_2,...,x_n$,范德蒙德行列式定义为:$$\begin{vmatrix}1 & x_1 & x_1^2 & \cdots & x_1^{n-1} \\1 & x_2 & x_2^2 & \cdots & x_2^{n-1} \\\vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\1 & x_n & x_n^2 & \cdots & x_n^{n-1} \\\end{vmatrix}$$1.行列式的值只与$x_1,x_2,...,x_n$有关,而与n无关。

2.当$x_1,x_2,...,x_n$中存在两个数相同时,行列式的值为0。

3.当$x_1,x_2,...,x_n$中的数互不相同时,行列式的值为:$$\prod_{1 \leq i < j \leq n} (x_j - x_i)$$其中$\prod$表示乘积。

1.插值多项式:给定n个互不相同的点$(x_1,y_1),(x_2,y_2),...,(x_n,y_n)$,根据这些点来构造一个插值多项式可以使用范德蒙德行列式。

具体而言,可以通过以下公式计算出多项式的系数:$$\begin{bmatrix}x_1^0 & x_1^1 & x_1^2 & \cdots & x_1^{n-1} \\x_2^0 & x_2^1 & x_2^2 & \cdots & x_2^{n-1} \\\vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\x_n^0 & x_n^1 & x_n^2 & \cdots & x_n^{n-1} \\\end{bmatrix}\begin{bmatrix}a_0\\a_1\\\vdots \\a_{n-1}\\\end{bmatrix}\begin{bmatrix}y_1\\y_2\\\vdots \\y_n\\\end{bmatrix}$$其中,$a_0,a_1,...,a_{n-1}$为待求的多项式系数。

范德蒙行列式的应用论文

范德蒙行列式的应用论文

范德蒙行列式的应用论文范德蒙行列式的应用摘要行列式是线性代数的主要内容之一,它是后续课程线性方程组、矩阵、向量空间和线性变换的基础,有着很重要的作用。

而n阶范德蒙行列式是线性代数中著名的行列式,它构造独特、形式优美,更由于它有广泛的应用,因而成为一个著名的行列式。

它的证明过程是典型行列式定理及数学归纳法的综合应用。

本文将通过对n阶范德蒙行列式的计算, 讨论它的各种位置变化规律, 介绍了如何构造范德蒙行列式进行行列式计算,以及探讨了范德蒙行列式在向量空间理论、线性变换理论以及微积分中的应用。

关键词:行列式;范德蒙行列式;向量空间理论;线性变换理论;微积分VANDERMONDE DETERMINANT OF APPLICATIONSABSTRACT The determinant is one of the main contents of linear algebra, which is the follow-up course of linear equations, matrixes, vector spaces and linear transformation of the base, has a very important role. The n-order Vandermonde determinant is the determinant of well-known in linear algebra, which constructs a unique form of beauty, but the more because it has a wide range of applications, and thus become a well-known determinant. It's proof process is typical determinant theorem and comprehensive application of mathematical induction. This article will through the n-order Vandermonde Determinant of calculation and discussing the variation of its various locations, describes how to construct a Vandermonde determinant of the determinant calculation, as well as to explore the Vandermonde determinant of applications in the theory of vector spaces, linear transformation theory and infinitesimal calculus.Key words: linear algebra,Vandermonde determinant,theory of vector spaces,linear transformation theory,infinitesimal calculus.第一章绪论1.1 引言我们首先来介绍范德蒙行列式的定义及其计算方法.形如行列式(1)称为n阶的范德蒙(Vandermonde)行列式.我们来证明,对任意的阶范德蒙行列式等于这n 个数的所有可能的差(1≤j<i≤n)的乘积.1.2 范德蒙德行列式的证明1.2.1 用数学归纳法证明范德蒙德行列式我们对作归纳法.(1)当时,结果是对的.(2)假设对于级的范德蒙行列式结论成立,现在来看级的情况.在中,第行减去第行的倍,第行减去第行的倍,也就是由下而上依次地从每一行减去它上一行的倍,有()()()后面这行列式是一个n-1级的范德蒙德行列式,根据归纳法假设,它等于所有可能差(2≤j<i≤n);而包含的差全在前面出现了.因之,结论对级范德蒙德行列式也成立.根据数学归纳法,完成了证明.用连乘号,这个结果可以简写为由这个结果立即得出,范德蒙德行列式为零的充分必要条件是这n个数中至少有两个相等.1.2.2 用定理证明范德蒙德行列式已知在级行列式中,第行(或第列)的元素除外都是零,那么这个行列式等于与它的代数余子式的乘积,在=中,从最后一行开始,每一行减去它相邻前一行的倍得=根据上述定理=提出每一列的公因子后得=最后一个因子是阶范德蒙行列式,用表示,则有=同样可得=()()()此处是一个n-2阶范德蒙行列式,如此继续下去,最后得=()()()1.3 范德蒙行列式的性质利用行列式的性质容易推得:1、若将范德蒙行列式逆时针旋转可得2、若将范德蒙行列3、若将范德蒙行列式第二章范德蒙行列式的应用2.1范德蒙行列式在行列式计算中的应用利用行列式的性质,我们可以简化行列式的计算。

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

范德蒙德行列式的几点应用

范德蒙德行列式的几点应用

第2讲 范德蒙德行列式的几点应用我们知道,n 阶范德蒙德行列式()2111121222121111n n n ijj i nn nnnx x x x x x V x x x x x --<-==-∏≤≤,当这些i x 两两互异时,0n V ≠.这个事实有助于我们理解不少结果.例1 证明一个n 次多项式之多有n 个互异根. 证 设()2012n n f x a a x a x a x =++++有1n +个互异的零点121,,,n x x x +,则有()20120n i i i n i f x a a x a x a x =++++=,1 1i n +≤≤.即这个关于01,,,n a a a 的齐次线性方程组的系数行列式()211122221121111101nn ijj i n n n n n x x x x x x x x x x x <++++=-≠∏≤≤,因此0120n a a a a =====.这个矛盾表明()f x 至多有n 个互异根. 例2 设12,,,n a a a 是n 个两两互异的数.证明对任意n 个数12,,,n b b b ,存在惟一的次数小于n 的多项式()L x :()1nj i i j ii jx a L x b a a =≠-=-∑∏,使得()i i L a b =,1 i n ≤≤.证 从定义容易看出()L x 的次数小于n ,且()i i L a b =,故只需证明唯一性即可. 设()210121n n f x c c x c x c x --=++++满足()i i f a b =,1 i n ≤≤,即这个关于0121,,,,n c c c c -的线性方程组的系数行列式()21111212221211101n n ijj i nn nnna a a a a a a a a a a --<-=-≠∏≤≤,故0121,,,,n c c c c -是唯一的,必须()()f x L x =.这个例子就是有名的拉格朗日插值公式.例3 设()()()121,,,n f x f x f x -是1n -个复系数多项式,满足 ()()()121211|n n n n n n x x f x xf x x f x ---++++++,证明()()()1211110n f f f -====.证 设()()()()()211211n n n n n n f x xf x x f x p x x x ---+++=+++,取22cossini n nππω=+,分别以21,,,n x ωωω-=代入,可得这个关于()()()1211,1,,1n f f f -的齐次线性方程组的系数行列式()()()22221211101n n n n n ωωωωωω-----≠,因此()()()1211110n f f f -====.例4 设n 是奇数,()()()121,,,n f x f x f x -是1n -个复系数多项式,满足()()()123221211|n n n n n n n n x x x f x xf x x f x -------+-++++,证明()()()1211110n f f f --=-==-=.证 注意到当n 是奇数时,()()123111n n n n x x x x x ---+=+-+-+,可按照例3的思路完成证明.例5 设A 是个n 阶矩阵,证明A 的属于不同特征值的特征向量线性无关.证 设12,,,r λλλ是A 的两两不同的r 个特征值,非零向量12,,,r ααα适合i i i A αλα=,1 i r ≤≤,假设11220r r x x x ααα+++=,那么有()11220j r r A x x x ααα+++=,1 1j r -≤≤.即()1110r r rjjj i i i i i i i i i i A x x A x ααλα===⎛⎫==⋅= ⎪⎝⎭∑∑∑,注意到()0j ir rλ⨯≠,必须11220r r x x x ααα====,于是120r x x x ====,这证明了12,,,r ααα线性无关.例6 计算行列式()()()()()()()()()111212122211121111n n n n n n n x x x x x x D x x x ϕϕϕϕϕϕϕϕϕ---=,其中()11kk k k nk x x a xa ϕ-=+++.解 注意到下面的等式: 即得()1n ijj i nD x x <=-∏≤≤.例7 计算行列式1212111111111n n n x x x D x x x n n n ⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭=⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪---⎝⎭⎝⎭⎝⎭,其中()()11!x x x x k k k --+⎛⎫= ⎪⎝⎭.解 直接利用例6可得()()111!2!1!n ijj i nD x x n <=--∏≤≤. 例8 设12,,,n a a a 是正整数,证明n 阶行列式。

范德蒙德行列式的证明

范德蒙德行列式的证明

...
an
2 1
(ai a j )
1 jin1
... ...
...
a n2结论成立,即
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1
1
1
...
1
0 dn 0
... 0
a2 a1 a22 a1a2
范德蒙德行列式为零的充分必要条件是 a1,a2,...,an 这 n 个数种至少两个相等。
·证明:(#数学归纳法)
11
(i)当 n=2 时,
a1
a2 a2 a1 ,结论成立。
1 1 1 ... 1
a1 dn1 a12
... a1n2
a2 a22
... a2n2
a3 a32
... a3n2
... an1
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范德蒙德(Vandermonde)行列式
1
a1 ·定义:行列式 d a12
... a1n1
列式。
1
a2 a22 ... a2 n 1
1
a3 a32 ... a3n1
... 1
... an ... an2 称为 n 级范德蒙德(Vandermonde)行 ... ... ... ann1
a n2 2
a n2 3
...
(a2 a1)(a3 a1)...(an a1) (ai a j ) 2 jin
1
an ... a n2
n
(ai a j ).......................................................|| 1 jin

范德蒙行列式及其应用

范德蒙行列式及其应用

范德蒙行列式及其应用1 预备知识定义1.1)133(]1[p121211112111,n n n n n nx x x D x x x n x x x ---⋯⋯=,⋯⋯⋯⋯⋯⋯叫做 的阶范德蒙行列式.12111121111212111n i i i n i i i n n n n nx x x D n x x x x x x x x x ---+++⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯=⋯⋯⋯⋯⋯⋯叫做阶准范德蒙行列式.定理1.2)133(]1[p ∏≤≤≤-=ni j jin x x D 1)(.证明 方法一)133(]1[p由n D 的最后一行开始,每一行减去它的相邻的前一行乘以1x ,并由行列式的展开定理可得递推公式111312)())((----=n n n D x x x x x x D Λ,其中1-n D 是n x x x Λ32的n-1阶范德蒙行列式,由以上递推公式可求得∏≤≤≤-=ni j jin x x D 1)(.证明 方法二将n D 看作系数与121,,-n x x x Λ有关,未知量是n x 的一元多项式.则当)1,,2,1(-==n i x x i n Λ时,0=n D .所以121,,-n x x x Λ是n D 的根,所以,)1,2,1()(-=-n i D x x n i n Λ.又因为当j i ≠时,1),(=--j n i n x x x x ,所以*---=-)())()((12121n n n n n n x x x x x x x x x g D ΛΛ另一方面,如果将n D 按最后一列展开,可知道, n D 是n x 的n-1次多项式,且1-n n x 项的系数是n-1阶范德蒙行列式12122212111nn n n n nx x x D x x x ----⋯⋯=⋯⋯⋯⋯⋯与*可比较得 )(211n n x x x g D Λ=-.因此1121)())((-----=n n n n n n D x x x x x x D Λ;同理22122111)())((---------=n n n n n n D x x x x x x D Λ;依似类推,最后有)(1212x x D D -=.又因为11=D ,所以∏≤≤≤-=ni j jin x x D 1)(.另外利用行列式的性质可推得n 阶范德蒙行列式的性质)1(]2[p 性质1 若将n D 逆时针旋转ο90,可得值为 n n n D 2)1()1(--.性质2 若将n D 顺时针旋转ο90,可得值为n n n D 2)1()1(--.性质3 若将n D 旋转ο180,可得值为n D .2 范德蒙行列式在行列式计算中的应用2.1 简单变形 例1 计算()()()()11111nnn a a a n D a a a n -⋯-⋯⋯⋯⋯=-⋯-⋯解 由范德蒙行列式性质3得!)())()((111∏∏∏=≤≤≤≤≤≤=-=---=nk ni j ni j k j i i a j a D例2 计算n+1阶行列式211111111112122222222221111111111nn n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n a a b a b a b a b a a b a b a b a b D a a b a b a b a b ---+++++++++⋯⋯=⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯解 从第i 行提取公因子)1,,2,1(+=n i a ni Λ,就可以得到转置的n+1阶范德蒙行列式,于是()111b nnn i iji j i n D a b =≤<≤+=-∏∏例3 计算行列式2111111212222221111n n n n n nn n x x x x x x x x x x D x x x x x ---⋯-⋯-=⋯⋯⋯⋯⋯⋯-解 从第i 行提取公因子)1,,2,1(1+=-n i x x i iΛ,然后再把第1列加到第2列,之后再把第2列加到第3列,⋯,再把第n-1列加到第n 列,就得到n 阶范德蒙行列式,于是()111nii j i j i ni x D x x x =≤<≤=--∏∏.例4 计算行列式()()()()()()11112122221222212221111n nnnn n n n n n n n n n n n D n n n n ----⋯--⋯--=⋯⋯⋯⋯⋯--⋯⋯解 由范德蒙行列式性质得()()()()()()()()12111111112122212122221222n n n n n n nnnn n n n n D n n n n n n n n +----⋯--⋯⋯⋯⋯⋯⋯=-⋯--⋯--()1!nn =-1!2!⋯2.2 升阶法求解 例1 计算n 阶行列式221111222222221*********n n n n n n n n n n n n nnnnx x x x x x x x D x x x x x x x x --------⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯=⋯⋯解 将D 升阶为下面的n+1阶行列式221111112212222212211111122122111111n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n nx x x x x x x x x x x x x x x x x x x x xx x x x ----+-----------⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯∆=⋯⋯⋯既插入一行与一列,使1+∆n 是关于x x x x n ,,,21Λ的n+1阶范德蒙行列式,此处x 是变数.于是∏≤≤≤+----=∆ni j j in n x xx x x x x x 1211)()())((Λ,故1+∆n 是一个关于x 的n 次多项式,它可以写成{}ΛΛ++++-+-=∆-≤≤≤+∏12111))(1()(n n n ni j j in x x x x x x x.另一方面,将1+∆n 按其第n+1行展开,既得Λ+-+-=∆-+≤≤≤+∏11211)1()(n n n ni j j in Dx x x x,比较1+∆n 中关于1-n x的系数,既得∏≤≤≤-+++=ni j j in x xx x x D 121)()(Λ.例2 计算211122222111111111nnnnnnx x x x x x D x x x ++++++=+++L L L LL LL解 将行列式增加第一行第一列并保持行列式值不变21112100011111111nnnn nx x x D x x x +++=+++L L L L LL LL把第一列乘以-1分别加到其它的列得21112111111n n n n n x x x D x x x ---=L L L L L L L L 把第一行拆分得2211111122200011111111nn n n nn nnn nx x x x x x D x x x x x x =-L L L L LL L L L L L L L L LL第一个行列式按第一行展开提取i x 后为n 阶范德蒙行列式,第二个行列式为1n +阶范德蒙行列式()()()111121nniijijii j i nj i ni D x x x x x x =≤≤≤≤==----∏∏∏∏p p()()11121n ni i i j i i j i nx x x x ==≤≤⎡⎤=---⎢⎥⎣⎦∏∏∏p2.3 套用定理法求解 定理 2.3.1()12121211111211112121111,2,3,1n i n in i i i i p p p n n p p p i i i n n n n nx x x D x x x D i n x x x x x x x x x -----+⋯+++⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯==⋯=⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯∑其中i p p p x x x -Λ21是1,2,3,⋯,n 中()n i -个数的正序排列,∑-in p p p x x x Λ21表示()n i -阶排列和,nD 为n 阶范德蒙行列式. W证明过程大部分是用数学归纳法给出其计算结果的,本文用代数教程中广泛使用的升阶法证明 证明 ()i 在行列式1+i D 中第1i +行和()1n +列相应的元素.考虑()1n +阶范德蒙行列式()122222121111121211111111121111n n i i i i ni i i i n i i i i n n n nnx x x x x x x x f x D x x x x x x x x x x x x x x x x ----++++⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯==⋯=⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯()()()()213111n x x x x x x xx --⋯--()()()3222n x x x x xx -⋯--⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ()n x x -=()()()()121n ijj i nxx x x x x x x ≤<≤--⋯--∏ )(*()ii 由()*式的两端,分别计算多项式()f x 中i x 项的系数.在()*式的左端,由行列式计算得,ix 项的系数为行列式中该元素对应的代数余子式()()()()()111,11111i n i n i n i i A D D ++++++++=-=-在()*式的右端,由多项式计算得,由12,,n x x x ⋯为()0f x =的n 个不同根,根据根与系数的关系,ix 项的系数为()()()1212110,1,2,1nnn in i p p p ij p p p j i na x x x xx i n --⋯≤<≤=-⋯-=⋯-∑∏其中i p p p x x x -Λ21是1,2,3,⋯,n 中()n i -个数的正序排列,i p p p x x x -Λ21表示()n i -阶排列和.()iii 比较()f x 中i x 项的系数计算行列式1i D +,因为()*式的左右端i x 项的系数应相等,所以 ()()()12121111n in ii nn ii p p p ij p p p j i nD x x x xx --+-+⋯≤<≤-=-⋯-∑∏ ()()121211n in ii p p p ij p p p j i nD x x x xx --+⋯≤<≤=⋯-**∑∏()()1212110,1,2,1n nn ii p p p n p p p D x x x D i n -+⋯=-⋯=⋯-∑定理得证.利用定理可以计算各阶准范德蒙行列式,简便易行. 例1计算准范德蒙行列式1234562222221234564444444123456555555123456666666123456111111a a a a a a a a a a a a D a a a a a a a a a a a a aaaaaa=解 由定理,因为6,3,n i ==所以()123123416p p p ij p p p j i D a a a aa ≤<≤=-=∑∏()()12312445616ijj i a a a a a a a a a a a ≤<≤++⋯+-∏.可以看出升阶法求解中的例1套用定理求解更简单.3 范德蒙行列式在其它方面的应用例1设()21211112111111,1n n n n n n x x x a a a p x a a a ------⋯⋯=⋯⋯⋯⋯⋯⋯其中121,n a a a -,⋯是互不相同的数.(1)由行列式定义,说明()p x 是一个1n -次多项式; (2)由行列式的性质求()p x 的根.证明(1)将()p x 按第一行展开知它是x 的多项式,又1n x-的系数为()11n +-乘以一个范德蒙行列式,其值不为零(因为i a 互异),故()p x 为关于x 的1n -次多项式. (2)取()1,2,i x a i n ==⋯,则行列式两行相同其值为零,即有()0i p a =,故121,n a a a -,⋯是()p x 的全部根.例2 设()112n n f x a a x a x-=+++L 011,,,n εεε-L 为全部的n 次单位根,证明:()()()123112211132011345122341n n nn n n n n n n na a a a a a a a a a a a a a a D f f f a a a a a a a a a a εεε-------==L L L L L L LL L L L L证明 令ε为n 次原根,且假定()0,1,1iji n εε==-L 用范德蒙行列式()()()()212124211111111111n n n n n n εεεεεεεεε------∆=L L L L LLL LL左乘D ,再从每列分别提出()()()111,,n f ff εε-L 即得()()()()()()()()()()()()()()()()()()()111212121111111111n n n n n n n n n n f f f f f f D f f f f f f f f f f εεεεεεεεεεεεεεεεε----------∆==∆L L L L L LLL因为0∆≠,所以()()()()()()1101n n D f ff f f f εεεεε--==LL .只要熟悉了范德蒙行列式使用的形式和使用技巧,便可以很好地应用范德蒙行列式了.例3 如果n 次多项式()21121n n n n n o f x a a x a x a x a x ---=+++++L 有1n +个不同的根,那么()0f x ≡.证明 设121,,n x x x +L 是()f x 的1n +个不同的根,则有2111211112112222221112111100n n n n n o n nn n n o n n n n n n n n o n a a x a x a x a x a a x a x ax a x a a x a x a x a x --------+-+++⎧+++++=⎪+++++=⎪⎨⎪⎪+++++=⎩L L L L L L L L L L L L L L L L L L 上式可看作1n +个未知量10,,,n n a a a -L 1n +个方程的齐次线性方程组.其系数行列式为()2111222211121111101n n n ijj i n n n n n x x x x x x D x x x x x +≤≤++++==-≠∏p L L L L LLLL所以上式只有零解.即1100,n n a a a a -=====L 也就是说()0f x ≡.。

范德蒙行列式的相关应用

范德蒙行列式的相关应用

范德蒙行列式的相关应用(一)范德蒙行列式在行列式计算中的应用 范德蒙行列式的标准规范形式是:1222212111112111()nn n i j n i j n n n nx x x D x x x x x x x x ≥>≥---==-∏根据范德蒙行列式的特点,将所给行列式包括一些非范德蒙行列式利用各种方法将其化为范德蒙行列式,然后利用范德蒙行列式的结果,把它计算出来。

常见的化法有以下几种:1.所给行列式各列(或各行)都是某元素的不同次幂,但其幂次数排列与范德蒙行列式不完全相同,需利用行列式的性质(如提取公因式,调换各行(或各列)的次序,拆项等)将行列式化为范德蒙行列式。

例1 计算222111222333nn n nD n n n =解 n D 中各行元素都分别是一个数自左至右按递升顺序排列,但不是从0变到n r -。

而是由1递升至n 。

如提取各行的公因数,则方幂次数便从0变到1n -.[]21212111111222!!(21)(31)(1)(32)(2)(1)13331n n n n D n n n n n n nn n ---==-------!(1)!(2)!2!1!n nn =--例2 计算1111(1)()(1)()1111n n n n n n a a a n a a a n D a a a n ---+----=--解 本项中行列式的排列规律与范德蒙行列式的排列规律正好相反,为使1n D +中各列元素的方幂次数自上而下递升排列,将第1n +列依次与上行交换直至第1行,第n 行依次与上行交换直至第2行第2行依次与上行交换直至第n 行,于是共经过(1)(1)(2)212n n n n n ++-+-+++=次行的交换得到1n +阶范德蒙行列式:[][](1)21111(1)211111(1)(1)()(1)()(1)(1)(2)()2(1)((1))!n n n n n n nnn n nk aa a n D a a a n a a a n a a a a a n a a a a n a n k ++---+=--=-----=--------------=∏ 若n D 的第i 行(列)由两个分行(列)所组成,其中任意相邻两行(列)均含相同分行(列);且n D 中含有由n 个分行(列)组成的范德蒙行列式,那么将n D 的第i 行(列)乘以-1加到第1i +行(列),消除一些分行(列)即可化成范德蒙行列式: 例3 计算1234222211223344232323231122334411111sin 1sin 1sin 1sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin D +Φ+Φ+Φ+Φ=Φ+ΦΦ+ΦΦ+ΦΦ+ΦΦ+ΦΦ+ΦΦ+ΦΦ+Φ解 将D 的第一行乘以-1加到第二行得:123422221122334423232323112233441111sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin ΦΦΦΦΦ+ΦΦ+ΦΦ+ΦΦ+ΦΦ+ΦΦ+ΦΦ+ΦΦ+Φ再将上述行列式的第2行乘以-1加到第3行,再在新行列式中的第3行乘以-1加到第4行得:12342222141234333412341111sin sin sin sin (sin sin )sin sin sin sin sin sin sin sin i j j i D ≤<≤ΦΦΦΦ==Φ-ΦΦΦΦΦΦΦΦΦ∏例4 计算211122222111111111nnnn n nx x x x x x D x x x ++++++=+++ (1)解 先加边,那么22111111222222222210001111111111111111111nnnn nn n n nnn nx x x x x x D x x x x x x x x x x x x ---+++=+++=+++再把第1行拆成两项之和,2211111122111120001111nnn n nnnnnnx x x x x x D x x x x x x =-11111112()(1)()()[2(1)]nnk j i k j j k ni j k nnnk j i i j k ni i x xx x x x x x x x x ≤<≤=≤<≤≤<≤===----=---∏∏∏∏∏∏2.加行加列法各行(或列)元素均为某一元素的不同方幂,但都缺少同一方幂的行列式,可用此方法: 例5 计算2221233312121113nn nnn nx x x D x x x x x x =解 作1n +阶行列式:122222121333312121111nn n nnnn n nzx x x z x x x D z x x x z x x x +==1()()ni j k i l k j nx z x x =≤<≤--∏∏由所作行列式可知z 的系数为D -,而由上式可知z 的系数为:211211(1)()()nn n j k i n j k li x x x x x x -=≥>≥--∑∏通过比较系数得:1211()()nn j k i n j k li D x x x x x x =≥>≥=-∑∏ 3.拉普拉斯展开法运用公式D =1122n n M A M A M A ++来计算行列式的值:例6 计算111111122122111000010010010010001n n n n n n nn nnx x y y x x D y y x x y y ------=解 取第1,3,21n -行,第1,3,21n -列展开得:11111111222211111111n n n n n n nnnnx x y y x x y y D x xy y------==()()j i j i n j i lx x y y ≥>≥--∏4.乘积变换法 例7 设121(0,1,22)nk k k k k ni i s xx x x k n ==+++==-∑,计算行列式 01112122n n n nn s s s s s s D s s s ---=解11121111222111nnn iii i nnn n iiii i i nnnn n n iii i i nxxxxx D xxx-=====--====∑∑∑∑∑∑∑∑211111221222222122111122111111()n nn nn n n n nnnnj i l i j nx x x x x x x x x x x x x xxx x x x x -----≤<≤==-∏例8 计算行列式000101011101()()()()()()()()()nn n n n n n n nnnn n n n a b a b a b a b a b a b D a b a b a b ++++++=+++解 在此行列式中,每一个元素都可以利用二项式定理展开,从而变成乘积的和。

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