线性代数---特殊行列式及行列式计算方法总结
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。
线性代数技巧行列式的计算方法

线性代数技巧行列式的计算方法行列式是线性代数中重要的概念,它是一个数,可以用来描述矩阵的性质。
在计算行列式时,可以使用不同的方法,如拉普拉斯展开、余子式法、矩阵分解等。
下面我将详细介绍三种常用的行列式计算方法。
1.拉普拉斯展开法拉普拉斯展开法是计算行列式最常用的方法之一、对于一个n阶方阵A,它的行列式可以用下式计算:det(A) = a1jC1j + a2jC2j + ... + anjCnj其中,a1j、a2j、..、anj 表示第1行、第2行、..、第n行的第j 列元素,C1j、C2j、..、Cnj 表示第1行、第2行、..、第n行的第j列的余子式。
在计算过程中,我们可以选择第i行或第j列,将行列式分成两个更小的行列式,然后递归计算这两个行列式的值。
这种方法的计算复杂度为O(n!),在计算较大的行列式时效率较低。
2.余子式法余子式法是计算行列式的另一种常用方法,它的基本思想是利用代数余子式的概念来计算行列式。
对于一个n阶方阵A,它的行列式可以用下式计算:det(A) = a11A11 + a12A12 + ... + a1nAn其中,a11、a12、..、a1n表示第1行的各个元素,A11、A12、..、An表示对应元素所在的代数余子式。
代数余子式的计算公式如下:Ai = (-1)^(i+1) × det(Mi)其中,Mi表示去掉第1行和第i列之后的(n-1)阶方阵。
通过递归计算,可以将大的行列式转化为多个小的行列式的计算,从而提高计算效率。
3.矩阵分解法矩阵分解法是一种便捷的计算行列式的方法。
对于特殊的矩阵,如三对角矩阵、上(下)三角矩阵、对角矩阵等,可以通过矩阵的分解来简化行列式的计算。
例如,对于上(下)三角矩阵A,它的行列式等于主对角线上的元素相乘:det(A) = a11 × a22 × ... × ann这种方法的计算复杂度为O(n),适用于这类特殊矩阵。
线性代数知识点总结

大学线性代数知识点总结第一章 行列式 二三阶行列式N 阶行列式:行列式中所有不同行、不同列的n 个元素的乘积的和 n nn nj j j j j j j j j n ij a a a a ...)1(21212121)..(∑-=τ奇偶排列、逆序数、对换行列式的性质:①行列式行列互换,其值不变.转置行列式T D D = ②行列式中某两行列互换,行列式变号.推论:若行列式中某两行列对应元素相等,则行列式等于零. ③常数k 乘以行列式的某一行列,等于k 乘以此行列式. 推论:若行列式中两行列成比例,则行列式值为零; 推论:行列式中某一行列元素全为零,行列式为零. ④行列式具有分行列可加性⑤将行列式某一行列的k 倍加到另一行列上,值不变 行列式依行列展开:余子式ij M 、代数余子式ij j i ij M A +-=)1(定理:行列式中某一行的元素与另一行元素对应余子式乘积之和为零.克莱姆法则:非齐次线性方程组 :当系数行列式0≠D 时,有唯一解:)21(n j DD x j j ⋯⋯==、齐次线性方程组 :当系数行列式01≠=D 时,则只有零解逆否:若方程组存在非零解,则D 等于零特殊行列式:①转置行列式:332313322212312111333231232221131211a a a a a a a a a a a a a a a a a a → ②对称行列式:ji ij a a =③反对称行列式:ji ij a a -= 奇数阶的反对称行列式值为零④三线性行列式:3331222113121100a a a a a a a 方法:用221a k 把21a 化为零,..化为三角形行列式⑤上下三角形行列式: 行列式运算常用方法主要行列式定义法二三阶或零元素多的 化零法比例化三角形行列式法、降阶法、升阶法、归纳法、第二章 矩阵矩阵的概念:n m A *零矩阵、负矩阵、行矩阵、列矩阵、n 阶方阵、相等矩阵矩阵的运算:加法同型矩阵---------交换、结合律 数乘n m ij ka kA *)(=---------分配、结合律乘法nm lkj ik n l kj l m ik b a b a B A *1**)()(*)(*∑==注意什么时候有意义一般AB=BA,不满足消去律;由AB=0,不能得A=0或B=0转置A A T T =)( T T T B A B A +=+)( T T kA kA =)( T T T A B AB =)(反序定理 方幂:2121k k k k A A A +=2121)(k k k kA A +=几种特殊的矩阵:对角矩阵:若AB 都是N 阶对角阵,k 是数,则kA 、A+B 、 AB 都是n 阶对角阵 数量矩阵:相当于一个数若…… 单位矩阵、上下三角形矩阵若…… 对称矩阵 反对称矩阵阶梯型矩阵:每一非零行左数第一个非零元素所在列的下方 都是0 分块矩阵:加法,数乘,乘法:类似,转置:每块转置并且每个子块也要转置注:把分出来的小块矩阵看成是元素逆矩阵:设A 是N 阶方阵,若存在N 阶矩阵B 的AB=BA=I 则称A 是可逆的, B A =-1非奇异矩阵、奇异矩阵|A|=0、伴随矩阵 初等变换1、交换两行列 2.、非零k 乘某一行列3、将某行列的K 倍加到另一行列初等变换不改变矩阵的可逆性 初等矩阵都可逆初等矩阵:单位矩阵经过一次初等变换得到的对换阵 倍乘阵 倍加阵等价标准形矩阵⎪⎪⎭⎫⎝⎛=O O O I D r r矩阵的秩rA :满秩矩阵 降秩矩阵 若A 可逆,则满秩 若A 是非奇异矩阵,则rAB=rB 初等变换不改变矩阵的秩求法:1定义2转化为标准式或阶梯形矩阵与行列式的联系与区别:都是数表;行列式行数列数一样,矩阵不一样;行列式最终是一个数,只要值相等,就相等,矩阵是一个数表,对应元素相等才相等;矩阵n ij n ij a k ka )()(=,行列式n ij nn ij a k ka =逆矩阵注:①AB=BA=I 则A 与B 一定是方阵 ②BA=AB=I 则A 与B 一定互逆;③不是所有的方阵都存在逆矩阵;④若A 可逆,则其逆矩阵是唯一的.矩阵的逆矩阵满足的运算律:1、可逆矩阵A 的逆矩阵也是可逆的,且A A =--11)(2、可逆矩阵A 的数乘矩阵kA 也是可逆的,且111)(--=A kkA 3、可逆矩阵A 的转置T A 也是可逆的,且T T A A )()(11--=4、两个可逆矩阵A 与B 的乘积AB 也是可逆的,且111)(---=A B AB 但是两个可逆矩阵A 与B 的和A+B 不一定可逆,即使可逆,但11)(--+≠+B A B AA 为N 阶方阵,若|A|=0,则称A 为奇异矩阵,否则为非奇异矩阵. 5、若A 可逆,则11--=A A伴随矩阵:A 为N 阶方阵,伴随矩阵:⎪⎪⎭⎫⎝⎛=22211211*A A A A A 代数余子式 特殊矩阵的逆矩阵:对1和2,前提是每个矩阵都可逆1、分块矩阵⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=C O B A D 则⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-----11111C O BC A AD 2、准对角矩阵⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=4321A A A A A , 则⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=-----141312111A A A A A 3、 I A A A AA ==** 4、1*-=A A A A 可逆 5、1*-=n A A 6、()()A AA A 1*11*==--A 可逆7、()()**T TA A = 8、()***AB AB =判断矩阵是否可逆:充要条件是0≠A ,此时*11A AA =- 求逆矩阵的方法:定义法I AA =-1伴随矩阵法AA A *1=-初等变换法()()1||-=A I I A n n 只能是行变换初等矩阵与矩阵乘法的关系: 设()nm ij aA *=是mn 阶矩阵,则对A 的行实行一次初等变换得到的矩阵,等于用同等的m 阶初等矩阵左乘以A :对A 的列实行一次初等变换得到的矩阵,等于用同种n 阶初等矩阵右乘以A 行变左乘,列变右乘第三章 线性方程组消元法 非齐次线性方程组:增广矩阵→简化阶梯型矩阵rAB=rB=r 当r=n 时,有唯一解;当n r ≠时,有无穷多解 rAB ≠rB,无解齐次线性方程组:仅有零解充要rA=n 有非零解充要rA<n 当齐次线性方程组方程个数<未知量个数,一定有非零解 当齐次线性方程组方程个数=未知量个数,有非零解充要|A|=0齐次线性方程组若有零解,一定是无穷多个N 维向量:由n 个实数组成的n 元有序数组.希腊字母表示加法数乘 特殊的向量:行列向量,零向量θ,负向量,相等向量,转置向量 向量间的线性关系: 线性组合或线性表示向量组间的线性相关无:定义179P向量组的秩:极大无关组定义P188定理:如果rj j j ααα,.....,21是向量组s ααα,.....,21的线性无关的部分组,则它是 极大无关组的充要条件是:s ααα,.....,21中的每一个向量都可由rj j j ααα,.....,21线性表出.秩:极大无关组中所含的向量个数.定理:设A 为mn 矩阵,则r A r =)(的充要条件是:A 的列行秩为r.现性方程组解的结构:齐次非齐次、基础解系线性组合或线性表示注:两个向量αβ,若βαk =则α是β线性组合单位向量组任意向量都是单位向量组的线性组合 零向量是任意向量组的线性组合任意向量组中的一个都是他本身的线性组合 向量组间的线性相关无注: n 个n 维单位向量组一定是线性无关 一个非零向量是线性无关,零向量是线性相关 含有零向量的向量组一定是线性相关 若两个向量成比例,则他们一定线性相关向量β可由n ααα,..,21线性表示的充要条件是)...()...(2121T Tn TTTnTTr r βαααααα=判断是否为线性相关的方法:1、定义法:设n k k k ....21,求n k k k ....21适合维数低的2、向量间关系法183P :部分相关则整体相关,整体无关则部分无关3、分量法n 个m 维向量组180P :线性相关充要n r Tn T T <⇒)....(21ααα 线性无关充要n r T n T T =⇒)....(21ααα推论①当m=n 时,相关,则0321=T T T ααα;无关,则0321≠T T T ααα ②当m<n 时,线性相关推广:若向量s ααα,...,21组线性无关,则当s 为奇数时,向量组13221,...,αααααα+++s 也线性无关;当s 为偶数时,向量组也线性相关.定理:如果向量组βααα,,...,21s 线性相关,则向量β可由向量组s ααα,...,21线性表出,且 表示法唯一的充分必要条件是s ααα,...,21线性无关. 极大无关组注:向量组的极大无关组不是唯一的,但他们所含向量的个数是确定的;不全为零的向量组的极大无关组一定存在; 无关的向量组的极大无关组是其本身; 向量组与其极大无关组是等价的. 齐次线性方程组I 解的结构:解为...,21αα I 的两个解的和21αα+仍是它的解; I 解的任意倍数αk 还是它的解;I 解的线性组合s s c c c ααα+++....2211也是它的解,s c c c ,...,21是任意常数.非齐次线性方程组II 解的结构:解为...,21μμII 的两个解的差21μμ-仍是它的解;若μ是非齐次线性方程组AX=B 的一个解,v 是其导出组AX=O 的一个解,则u+v 是II 的一个解. 定理:如果齐次线性方程组的系数矩阵A 的秩n r A r <=)(,则该方程组的基础解系存在,且在每个基础解系中,恰含有n-r 个解.若μ是非齐次线性方程组AX=B 的一个解,v 是其导出组AX=O 的全部解,则u+v 是II 的全部解.第四章 向量空间向量的内积 实向量定义:α,β=n n T b a b a b a +++=....2211αβ 性质:非负性、对称性、线性性 α,k β=k α,β; k α,k β=2k α,β;α+β,δγ+=α,γ+α,δ+β,γ+β,δ;),(),(1111j i sj j ri i j sj j ri i i l k l k βαβα∑∑∑∑===== n R ∈δγβα,,,,向量的长度),(ααα=0=α的充要条件是α=0;α是单位向量的充要条件是α,α=1单位化 向量的夹角正交向量:αβ是正交向量的充要条件是α,β=0 正交的向量组必定线性无关 正交矩阵:n阶矩阵A I A A AA T T ==性质:1、若A 为正交矩阵,则A可逆,且T A A =-1,且1-A 也是正交矩阵;2、若A 为正交矩阵,则1±=A ;3、若A 、B为同阶正交矩阵,则AB也是正交矩阵; 4、n阶矩阵A=ij a 是正交矩阵的充要条件是A的列行向量组是 标准正交向量;第五章 矩阵的特征值和特征向量 特征值、特征向量A 是N 阶方阵,若数λ使AX=λX,即λI-A=0有非零解,则称λ为A 的一 个特征值,此时,非零解称为A 的属于特征值λ的特征向量. |A|=n λλλ...**21 注: 1、AX=λX2、求特征值、特征向量的方法0=-A I λ 求i λ 将i λ代入λI-AX=0求出所有非零解 3、对于不同的矩阵,有重根、单根、复根、实根主要学习的特殊:n I )(λ的特征向量为任意N 阶非零向量或)(21不全为零i n c c c c ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛4、特征值: 若)0(≠λλ是A 的特征值则1-A --------λ1 则m A --------m λ则kA --------λk若2A =A 则-----------λ=0或1若2A =I 则-----------λ=-1或1若k A =O 则----------λ=0迹trA :迹A=nn a a a +⋯⋯++2211性质:1、N 阶方阵可逆的充要条件是A 的特征值全是非零的2、A 与1-A 有相同的特征值3、N 阶方阵A 的不同特征值所对应的特征向量线性无关4、5、P281相似矩阵定义P283:A 、B 是N 阶矩阵,若存在可逆矩阵P,满足B AP P =-1,则矩阵A 与B 相似,记作A~B性质1、自身性:A~A,P=I2、对称性:若A~B 则B~A B AP P =-1 1-=PBP A A BP P =---111)(3、传递性:若A~B 、B~C 则A~C B AP P =-111 C BP P =-212---C P P A P P =-)()(211214、若AB,则A 与B 同不可逆5、若A~B,则11~--B A B AP P =-1两边同取逆,111---=B P A P6、若A~B,则它们有相同的特征值. 特征值相同的矩阵不一定相似7、若A~B,则)()(B r A r = 初等变换不改变矩阵的秩例子:B AP P =-1则1100100-=P PB AO AP P =-1 A=OI AP P =-1 A=II AP P λ=-1 A=I λ矩阵对角化定理:N 阶矩阵A 与N 阶对角形矩阵相似的充要条件是A 有N 个线性无关的特征向量注:1、P 与^中的i i x λ与顺序一致2、A~^,则^与P 不是唯一的推论:若n 阶方阵A 有n 个互异的特征值,则~^A P281定理:n 阶方阵~^A 的充要条件是对于每一个i K 重特征根i λ,都有i i K n A I r -=-)(λ注:三角形矩阵、数量矩阵I λ的特征值为主对角线.约当形矩阵约当块:形如⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=λλλλ111J 的n 阶矩阵称为n 阶约当块; 约当形矩阵:由若干个约当块组成的对角分块矩阵⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=n J J J J 21i J 是约当块称为约当形矩阵. 定理:任何矩阵A 都相似于一个约当形矩阵,即存在n 阶可逆矩阵J AP P =-1.第六章 二次型二次型与对称矩阵只含有二次项的n 元多项式f 称为一个n 元二次型,简称二次型. 标准型:形如 的二次型,称为标准型.规范型:形如 的二次型,称为规范型.线性变换矩阵的合同:设AB 是n 阶方阵,若存在一个n 阶可逆矩阵C,使得 则称A 与B 是合同的,记作A B.合同的性质:反身性、对称性、传递性、秩、化二次型为标准型:配方法、做变换二次型中不含有平方项。
行列式的计算方法及一些特殊行列式的计算

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D
x 一1 … 0
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O D= 0
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加
行 列 式 的 计 算 方 法 及 一 些 特 殊 行 列 式 的 计 算
陈 洁
( 湖北 工 业 大 学 理 学 院 , 湖北 武汉 摘
一
4 3 0 0 6 8 )
1 +a
引 I 1
1 l +a 2
● ● ●
0
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● ● ●
递 推 法 是 根 据 行 列 式 的性 质 , 建 立 阶行 列 式 和 阶 行 列 式 的关 系.
4 3
●墨
1 2 3 … n
2
1
0 … 0 l … O
例5 . 计 算 行 列 式
X
O 例7 . 计算D = 3 n
一
要: 行 列 式 的 计 算 是 线 性 代 数 的 基 础 和 重要 内容 之
本 文 通过 一 些 具 体 的 例 子 , 介 绍 了 计 算 行 列 式 的 一般 方 法 7 2 . 一 些特 殊行 列 式 的计 算.
.
例3 . 计算行列式D =
●
1
● ●
关键 词 : 行 列式 降 阶 法 升 阶 法
一
1
1
、
1 . 化为“ 三 角形 ”
I
化为 “ 三角形 ” 是利 用行列式 的性质 , 把 所 求 行 列 式 的 主
对 角 线 下 方 的 元 素 全化 为零 .
3
线性代数行列式计算方法总结

线性代数行列式计算方法总结在线性代数中,行列式是一个非常重要的概念,它在矩阵运算和线性方程组的求解中起着至关重要的作用。
本文将总结一些常见的行列式计算方法,希望能够帮助读者更好地理解和运用线性代数中的行列式。
1. 代数余子式法。
代数余子式法是一种常见的计算行列式的方法。
对于一个n阶矩阵A,它的行列式可以通过以下公式来计算:det(A) = a11A11 + a12A12 + ... + a1nA1n。
其中,a11, a12, ..., a1n是矩阵A的第一行元素,A11, A12, ..., A1n分别是对应元素的代数余子式。
代数余子式的计算方法是先将对应元素所在的行和列去掉,然后计算剩下元素构成的(n-1)阶矩阵的行列式,再乘以对应元素的符号(正负交替)。
通过递归的方式,可以计算出整个矩阵的行列式。
2. 克拉默法则。
克拉默法则是一种用于求解线性方程组的方法,它也可以用来计算行列式。
对于一个n阶方阵A,如果它的行列式不为0,那么可以通过克拉默法则来求解它的逆矩阵。
逆矩阵的元素可以通过矩阵A的各个元素的代数余子式和行列式的比值来计算。
虽然克拉默法则在实际计算中并不常用,但它对于理解行列式的性质和逆矩阵的计算方法有一定的帮助。
3. 初等行变换法。
初等行变换法是一种通过对矩阵进行一系列行变换来简化行列式计算的方法。
这些行变换包括交换两行、某一行乘以一个非零常数、某一行加上另一行的若干倍。
通过这些行变换,可以将一个矩阵化简为上三角形矩阵或者对角矩阵,从而更容易计算它的行列式。
需要注意的是,进行行变换时要保持行列式的值不变,即每一次行变换都要乘以一个相应的系数。
4. 特征值法。
特征值法是一种通过矩阵的特征值和特征向量来计算行列式的方法。
对于一个n阶矩阵A,它的行列式可以表示为其特征值的乘积。
通过计算特征值和特征向量,可以得到矩阵A的行列式的值。
特征值法在实际计算中比较复杂,但它对于理解矩阵的性质和特征值分解有一定的帮助。
八大类型行列式及其解法

八大类型行列式及其解法一、行列式的定义行列式是一个重要的线性代数概念,用于刻画矩阵的性质和求解线性方程组。
对于一个n阶方阵A,其行列式记作det(A)或|A|。
行列式的定义如下:对于2阶方阵A = [a11 a12] ,其行列式定义为det(A) = a11 * a22 - a12 * a21。
对于3阶及以上的方阵,行列式的定义并不直观,可以通过划线法、拉普拉斯展开等方法进行计算。
接下来,我们将介绍八大类型的行列式及其解法。
二、二阶行列式二阶行列式的计算非常简单,直接应用行列式的定义即可。
对于2阶方阵A =[a11 a12;a21 a22] ,其行列式计算公式为:det(A) = a11 * a22 - a12 * a21。
三、对角行列式对角行列式是指所有非对角元素都为0的行列式。
对于n阶对角行列式A =diag(a1, a2, …, an),其行列式计算公式为:det(A) = a1 * a2 * … * an。
四、三角行列式三角行列式是指所有主对角线以下元素为0的行列式。
对于n阶上三角行列式A,其行列式计算公式为:de t(A) = a11 * a22 * … * ann。
五、上三角行列式上三角行列式是指所有主对角线及以上元素为0的行列式。
对于n阶上三角行列式A,其行列式计算公式为:det(A) = a11 * a22 * … * ann。
六、下三角行列式下三角行列式是指所有主对角线及以下元素为0的行列式。
对于n阶下三角行列式A,其行列式计算公式为:det(A) = a11 * a22 * … * ann。
七、轮换行列式轮换行列式的计算是一种常用的方法,可以通过对行列式中元素的位置进行变换,从而简化计算过程。
对于n阶轮换行列式A,其行列式计算公式为:det(A) = a1 * a2 * … * an。
八、范德蒙行列式范德蒙行列式是一类特殊的行列式,可以应用于插值、多项式拟合等问题中。
对于n阶范德蒙行列式A,其行列式计算公式为:det(A) = Π i<j (xi - xj)。
几种特殊类型行列式及其计算
几种特殊类型行列式及其计算特殊类型行列式是指其中元素满足一定的特殊规律或形式的行列式。
下面将介绍几种常见的特殊类型行列式及其计算方法。
1.对角行列式:对角行列式是指除了主对角线上的元素外,其余元素都为0的行列式。
对角行列式的计算非常简单,只需将主对角线上的元素相乘即可。
例如,行列式a00b00的值为a*b*c。
2.上三角行列式:上三角行列式是指除了主对角线及其上方的元素外,其余元素都为0的行列式。
上三角行列式的计算方法是将主对角线上的元素相乘。
例如,行列式120400的值为1*4*6=243.下三角行列式:下三角行列式是指除了主对角线及其下方的元素外,其余元素都为0的行列式。
下三角行列式的计算方法与上三角行列式相同,将主对角线上的元素相乘。
例如行列式708910111的值为7*9*12=7564.三角行列式:三角行列式是指一个矩阵的主对角线两侧的元素相同。
例如,行列式122334的值可以通过利用矩阵的对称性进行计算。
首先,将第二行减去第一行得到121134然后,再将第三行减去第一行的三倍得到12110-2-然后,再将第三行减去第二行的两倍得到121100-最后,将主对角线上的元素相乘,即1*1*(-2)=-2,即该行列式的值为-25.雅可比行列式:雅可比行列式是指一种特殊的三阶行列式形式。
∂(f1,f2,f3)---------∂(x,y,z)表示函数f1,f2,f3关于x,y,z的偏导数。
以上介绍了几种特殊类型的行列式及其计算方法。
了解不同类型的行列式有助于我们更好地理解和应用线性代数的相关理论和方法。
线性代数行列式计算方法总结
线性代数行列式计算方法总结线性代数是数学的一个分支,研究向量空间与线性映射的代数理论。
行列式是线性代数中重要的概念之一,用于判断线性方程组的解的存在与唯一性,以及计算线性变换的特征值与特征向量等。
本文将介绍线性代数中行列式的计算方法,并总结为以下几种常见的方法。
方法一:定义法行列式的定义是一个很重要的概念,也是计算行列式的基础。
对于一个n阶方阵A,它的行列式表示为|A|或det(A),定义为n个行向量或列向量所组成的n维向量空间的基向量所构成的平行多面体的有向体积。
根据这个定义,我们可以通过构造平行多面体来计算行列式的值,方法即是代数余子式展开法。
方法二:对角线法则对角线法则是计算2阶或3阶方阵行列式的简易方法。
对于2阶方阵A,其行列式的值等于主对角线上元素的乘积减去副对角线上元素的乘积;对于3阶方阵A,其行列式的值等于主对角线上元素的乘积与副对角线上元素的乘积之差。
此方法适用于小规模方阵的计算。
方法三:按行展开法按行展开法是计算n阶方阵行列式的一种常用方法。
对于一个n阶方阵A,选择其中一行(通常选择第一行)展开,即将该行中的元素与所在行和列上排列的剩余元素分别构成n-1阶的方阵,然后将其乘以对应元素的代数余子式,最后再按正负号相间相加得到行列式的值。
按行展开法在计算大规模方阵的行列式时,不仅简化了计算过程,还可以通过递归的方式实现。
方法四:按列展开法按列展开法与按行展开法类似,只是选择展开的对象变为一列。
选择第j列展开,则将该列中的元素与所在行和列上排列的剩余元素分别构成n-1阶的方阵,然后将其乘以对应元素的代数余子式,最后再按正负号相间相加得到行列式的值。
方法五:性质法行列式具有一系列的性质,可以根据这些性质来简化行列式的计算过程。
这些性质包括行列对换,相同行列的元素倍加,行列式放缩等。
利用这些性质,我们可以通过对行列式进行简单的变换,使其更容易计算,例如将行列式转化为上三角形矩阵,然后直接求解主对角线上元素的乘积即可。
线性代数行列式计算方法总结
线性代数行列式计算方法总结1. 引言行列式是线性代数中的重要概念,用于描述线性方程组的性质以及向量空间的基本性质。
在实际应用中,行列式计算是非常常见的操作。
本文将总结常用的线性代数行列式计算方法,并通过具体的例子进行说明。
2. 行列式的定义行列式是一个将矩阵映射为一个标量的函数。
设A为一个n阶方阵,则其行列式记作|A|,它由元素a_ij组成的n×n矩阵所决定。
行列式的计算方法有多种,下面将介绍其中几种常用的方法。
3. 基本行列变换法基本行列变换法是求解行列式值的一种常见方法。
它包括以下三种基本行列变换:3.1 行交换行交换是将两行互换位置的操作。
当行交换次数为偶数次时,行列式的值保持不变;当行交换次数为奇数次时,行列式的值取负。
例如,对于一个3×3矩阵 A:A = [a b c][d e f][g h i]如果我们交换第一行和第三行,得到矩阵 B:B = [g h i][d e f][a b c]则有 |A| = -|B|。
3.2 行倍加行倍加是将某一行乘以一个非零常数,并加到另一行上去的操作。
行倍加不改变行列式的值。
例如,对于一个3×3矩阵 A:A = [a b c][d e f][g h i]如果我们将第一行的2倍加到第二行上,得到矩阵 C:C = [a b c][2a+e 2b+f 2c+f][g h i]则有 |A| = |C|。
3.3 行倍乘行倍乘是将某一行乘以一个非零常数的操作。
行倍乘改变行列式的值。
例如,对于一个3×3矩阵 A:A = [a b c][d e f][g h i]如果我们将第三行乘以2,得到矩阵 D:D = [a b c][d e f][2g 2h 2i]则有 |A| = 2|D|。
4. Laplace展开法Laplace展开法是求解行列式值的另一种常用方法。
它基于以下原理:设A是一个n阶方阵,将A的第i行第j列的元素记为a_ij,则A的行列式可展开为a_ij 与其余元素构成的n-1阶矩阵的行列式的代数余子式之和。
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。
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特殊行列式及行列式计算方法总结一、 几类特殊行列式1. 上(下)三角行列式、对角行列式(教材P7例5、例6)2. 以副对角线为标准的行列式11112112,1221222,11,21,11,112,1(1)212,11000000000000000(1)n n n n nn n n n n n nnn n n n n nnn n n n n a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a ---------===- 3. 分块行列式(教材P14例10)一般化结果:00n n m n n m n m m n m m nmA C A AB BC B ⨯⨯⨯⨯==⋅0(1)0n m n n m nmn n m mm nmm nA C A AB BC B ⨯⨯⨯⨯==-⋅4. 范德蒙行列式(教材P18例12) 注:4种特殊行列式的结果需牢记!以下几种行列式的特殊解法必须熟练掌握!!! 二、 低阶行列式计算二阶、三阶行列式——对角线法则 (教材P2、P3) 三、 高阶行列式的计算 【五种解题方法】1) 利用行列式定义直接计算特殊行列式;2) 利用行列式的性质将高阶行列式化成已知结果的特殊行列式;3) 利用行列式的行(列)扩展定理以及行列式的性质,将行列式降阶进行计算——适用于行列式的某一行或某一列中有很多零元素,并且非零元素的代数余子式很容易计算; 4) 递推法或数学归纳法; 5) 升阶法(又称加边法)【常见的化简行列式的方法】1. 利用行列式定义直接计算特殊行列式 例1 (2001年考研题)0001000200019990002000000002001D=分析:该行列式的特点是每行每列只有一个元素,因此很容易联想到直接利用行列式定义进行计算。
解法一:定义法(1,2,...,2,1,)012...19990(1)2001!(1)2001!2001!n n n D τ--+++++=-=-=解法二:行列式性质法利用行列式性质2把最后一行依次与第n -1,n -2,…,2,1行交换(这里n =2001),即进行2000次换行以后,变成副对角行列式。
2001(20011)2001120011200020010001000200(1)(1)(1)2001!2001!019990002000000D ⨯---=-=--=解法三:分块法00010002000199900020000000002001D =利用分块行列式的结果可以得到2000(2000-1)20001002=2001=2001(-1)2000!=200101999002000000D ⋅⋅!解法四:降阶定理展开按照每一行分别逐次展开,此处不再详细计算。
2. 利用行列式的性质将高阶行列式化成已知结果的特殊行列式 例21111111111111111a a D b b+-=+- 分析:该行列式的特点是1很多,可以通过12r r -和34r r -来将行列式中的很多1化成0. 解:2141432200110011001111111101100001100111111111101111000110011000r r r r r r a a a a a D ab ab bb b b ba aba b b------===----==-例33223111111322322222232233333333223444444a ab a b b a a b a b b D a a b a b b a a b a b b = ,(0)i a ≠ 分析:该类行列式特点是每行a 的次数递减,b 的次数增加。
特点与范德蒙行列式相似,因此可以利用行列式的性质将D 化成范德蒙行列式。
解:2311111123222222333312342333333323444444333331241234123433331234141()()()1()()()1()()()1()()()(,,,)()ji j i ij b bb a a a b b b a a a D a a a a b b b a a a b b b a a a b b b b a a a a V a a a a b b a a a a a a ≤<≤=⋅=⋅=⋅-∏练习:(11-12年 IT 专业期末考试题)若实数z y x ,,各不相等,则矩阵⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=222111z y x z y x M 的行列式=M __________ 3. 利用行列式的行(列)扩展定理以及行列式的性质,将行列式降阶进行计算 例4000000000n ab a b D a b ba=分析:该行列式特点是a 处于主对角线,b 在a 后的一个位置,最后一行中b 是第一个元素,a 是最后一个元素。
解:按第一列展开:11111110000(1)(1)0000(1)(1)n n n n n n n na b b ababD a ba b abaa ab b a b ++-+-+=⋅-+-⋅=⋅+-⋅=+-练习:(11-12年期中考试题)xyy x x y x y x D n 00000000000000=4. 行(列)和相等的行列式 例5n a b b b ab D b ba=分析:该行列式的特点是主对角线上元素为a ,其余位置上都是b 。
可将第2,3,…,n 列加到第1列上。
(类似题型:教材P12例8,P27 8(2)) 解:111110[(1)][(1)]11[(1)]()n n bb b b a b a b D a n b a n b baaban b a b --=+-⋅=+-⋅-=+--5. 箭头形(爪行)行列式 例60111120010301D n= 分析:该类行列式特点是第一行、第一列及主对角上元素不为0,其余位置都为0.解此类行列式方法,是将行列式化成上三角行列式。
解:分别从第2,3,…,n 列提出因子2,3,…,n ,然后将第2,3,…,n 列分别乘以-1,再加到第1列上。
2211111110232311000101!!!()10100010111ni ni i n n D n n n i -=-===-∑∑注:爪形行列式非常重要,很多看似复杂的行列式通过简单变化以后都可以化成爪形行列式进行计算! 练习:1) 教材习题P28: 8(6) 2) (11-12年期末考试题)23(1)2000300010000n an n a a A n a na-----=-3) (11-12年IT 期末考试题)nxn x x xa a a a x D n n n 00100002000011211-=-+例7123123123123n n n nx a a a a x a a D a a x a a a a x = 分析:该类行列式特点是每一行只有主对角线上的元素与第一个元素不同。
解:1231122113311312112233112221221122000001100()()()101010011()()()01001(n n n n n nn n ni n i i in nn n i i x a a a a x x a D a x x a a x x a a a x a x a x a x a x a x a x a x a a a a x a x a x a x a x a x a x a =--=---------=-⋅----+---=-⋅--=-∑11)[1]n nii i i ia x a ==+-∑∏6. 递推法或数学归纳法该方法用于行列式结构具有一定的对称性,教材P15例11就是递推法的经典例题。
利用同样的方法可以计算教材P27 8(4)。
7. 升阶法通常计算行列式都采用降阶的方法,是行列式从高阶降到低阶,但是对于某些行列式,可以通过加上一行或一列使得行列式变成特殊行列式,再进行计算。
例8 (教材P28 8(6))121+1111+1=111+n na a D a , (0)i a ≠分析:该题有很多解法,这里重点介绍升阶法。
因为行列式中有很多1,因此可以增加一行1,使得行列式变成比较特殊或者好处理的行列式。
注意:行列式是方形的,因此在增加一行以后还要增加一列,以保持行列式的形状。
为了使行列式的值不改变,因此增加的列为1,0,0, 0111-32212=1111100011111+11-1001=11+1=-100=...(1+)111+-10i nr r n n i i nna a D a a a a a a a a ∑定理例9 (教材P27 6(4))222244441111=a b c d D a b c d a b c d 分析:此行列式可以应用性质6将行列式化为上三角行列式,也可以对比范德蒙行列式的形式,通过添加一行和一列把行列式变成范德蒙行列式以后再进行计算。
解法一:2433221213122222222222222222111100()()()0()()()111=()()()()()()1()()()()()()()(r a r r ar r ar c c c c b a c a d a D b b a c c a d d a b b a c c a d d a b a c a d a b cdb b ac c ad d a b a c a d a b c b d b b b a c c a b b a d d a b --------=---------+++=-----++-++-按第一列展开2222)()()()()()()()()()()()()()()b ac bd bb ac ad a c c a b b a d d a b b a a b a c a d b c b d c d a b c d +--=---+-++-+=------+++按第一行展开解法二:25322224444333341111()()()()()()()()()()1a b c d D a b c d a b c d x a x b x c x d b a c a d a c x x a b c d d x b x b d c ==----------3x 的系数是D -,因此D 等于3x 的系数的相反数,由此可计算得到结果。