第一章 行 列 式 - 实验教学示范中心

a11 D?a12a22a21LLa1na2nMannMMan1an2L????1??(p1p2Lpn)a1p1a2p2Lanpn. (6)

称此式为上述n行n列的数表所确定的n阶行列式.

其中p1p2?pn为1,2,?,n的一个排列,?表示对一切n阶排列求和;(6)式右边的和式称为n阶行列式D的展开式;显然D的展开式中共有n!项,其中每一项都是取自D的不同行、不同列的n个元素的乘积,而且每个乘积项前面所带符号的规律为:当逆序数

??p1p2?pn?为偶数时取正号,而当逆序数??p1p2?pn?为奇数时取负号.

行列式有时简记为D?detaij, aij?i?1,2,?,n;j?1,2,?,n?表示行列式D中第i行第j列的元素.

特别的, 当n?1时,a11?a11称为一阶行列式,注意不要与绝对值记号相混淆. 主对角线以下(上)的元素都为0的行列式叫做上(下)三角行列式. 例4 证明下三角行列式

??a1100a21a220D?a31a32a33???an1an2an3????000?a11a22?ann. ?ann证 由行列式定义,其展开式的一般项为 a1p1a2p2?anpn,

在D中,第一行只有a11可能不为0,则取p1?1 ;第二行中,只有a21,a22可能不为0,而a11已经取了,所以a21不能取(与a11同列),故只能取a22,即p2?2 ;这样继续下去,D中可能不为0的项只有一项 ??1???12?n?a11a22?ann.

又由于??12?n??0为偶数,符号取正,所以得

D?a11a22?ann.

2000例如

D =

340012302015?2?4?3?5?120

同理有上三角行列式

a11a12a13?a1na2n?a11a22?ann. ?ann0a22a23?D????0类似可推得

00?00D?0?0an1a11a21 ?000?an?1,2an2a12a22?an?120000????00a3,n?2?an?1,n?2an,n?2a1n?1a2n?1?00a1n00a2,n?1a3,n?1?an?1,n?1an,n?1a1na2na3n?an?1,nann

an?1,3?an3a13?00??a23????an?11an1??(?1)00n(n?1)2a1na2n?1a3n?2?an1.

主对角线以上和以下的元素都为0的行列式叫做对角行列式. 由上(下)三角行列式计算方法,可直接得

?1

?2???1?2??n;

?n?1

?2????1?n?n?1?2?1?2??n.

?n从n阶行列式定义知,其任一项由n个元素相乘构成,而乘积有交换律. 如果把该项的列标的排列p1p2?pn经过k次对换变成标准排列12?n.这时其相应的行标排列12?n也经过k次的对换后变成s1s2?sn,即有

a1p1a2p2?anpn=as11as22?asnn.

又由定理1.1.2知??p1p2?pn?与??s1s2?sn?有着相同的奇偶性,则有

(?1)?(p1p2?pn)a1p1a2p2?anpn?(?1)?(s1s2?sn)as11as22?asnn.

这样,可以给出n阶行列式的另一个定义.

定义1.2.3′ n阶行列式定义为

D?

a11a21a12?a22?a1na2n?ann??an1an2???(?1)?(s1s2?sn)as11as22?asnn.

小结:本次课我们学习了排列及其逆序数的概念及的定义,重点要掌握二阶和三阶行列式

的计算。

作业:P24~25 习题一 1、3、5(1)~(5)

【课题】 第2 讲 行列式的性质 【学时数】 2

【教学目的】1.理解掌握行列式的性质;

2.熟练应用行列式的性质计算行列式

【教学重点】 应用行列式的性质计算行列式 【教学难点】 行列式的性质的灵活运用 【教学过程】

§1.3 行列式的性质

当n阶行列式的n较大时,用行列式的定义计算其值是很麻烦的,计算量大.本节介绍用行列式的性质,可以把复杂的行列式化为简单的行列式进行计算。 现看什么是 转置行列式

设n阶行列式D?a11a21?an1a12?a22??an2?a1na2n?anna11a12?a1n,

将D的行变成相应的列后得到的行列式 记为

DT?a21?a22??a2n?an1an2?ann.

则称D为D的转置行列式.

?160例如 D?2125047?34?21?120?84?57, 则 D??630=21+120—84=57

507证 (略)

性质1 行列式与它的转置行列式相等,即D?D.

这个性质表明了,在行列式中行和列所处的地位是相同的,因而凡是对行成立的性质,对列也同样成立; 反之亦然.

性质2 交换行列式的两行(列),行列式的值变号.

160D?234?21?120?84?57,交换D 的1.2两行得

507234D1?160?84?120?21??57,

507推论 如果行列式中有两行(列)的对应元素相同,则这行列式的值为零.

证 现将行列式D中元素相同的两行互换,则仍为D;但由性质2这时其值为?D,

即 D = ?D,所以 D?0.

性质3 用数k乘以行列式的某一行(列)的所有元素,等于以数k乘以此行列式. 即

a11a12??D1?kai1kai2??an1an2证 D1????a1na11a12???kain?kai1ai2???annan1an2???a1n?ain?kD. ?ann?(p1p2?pn)(?1)a1p1a2p2?kaipi?anpn ??k?(?1)?(p1p2Lpn)a1p1a2p2LaipiLanpn?kD.

推论1 如果行列式的某行(列)的所有元素有公因子,则公因子可以提到行列式符号外面.

推论2 若行列式有两行(列)的对应元素成比例,则行列式的值等于零.

这是因为由推论1,先把行列式的成比例的两行的比例系数提到行列式符号外面后,则行列式的这两行的对应元素相同,再由性质2的推论可知这个行列式的值等于零.

性质4 如果行列式D中的某一行(列)的每一个元素都由二个数之和组成,则D可成为两个行列式之和,即若

a11a12??D?bi1?ci1bi2?ci2??an1an2a11a12??D1?bi1bi2??bn1bn2则 D ?D1?D2. 证 D????a1n?bin?cin,

?ann???a1n?cin, ?bnn???a1na11a12???bin, D2?ci1ci2???bnnbn1bn2(p1p2?pn)?(?1)???(?1)???(?1)?4

a1p1a2p2?(bipi?cipi)?anpn a1p1a2p2?bipi?anpna1p1a2p2?cipi?anpn

(p1p2?pn)(p1p2?pn)?D1?D2.

10102例 计算 D?102110316

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