• 行列式(一):基本定义性质及高斯消元求解行列式


    行列式

    [D = left| egin{array}{c} a_{11} & a_{12} & a_{13} \ a_{21} & a_{22} & a_{23} \ a_{31} & a_{32} & a_{33} \ end{array} ight|]

    上图是一个三阶行列式,行列式是形如上图的一个东西,简记为: (det(a_{ij})), 其中(a_{ij})是行列式的第(ij)元。
    一个n阶行列式的值为:

    [sum (-1)^t a_{1 p_1} a_{2p_2} ... a_{np_n} ]

    其中(t)(1)(n)的排列(p_1, p_2, p_3...,p_n)的逆序对个数。

    特殊行列式

    三角形行列式

    满足如下等式:

    [D = left| egin{array}{c} a_{11} &. &. & ... \ a_{21} & a_{22} &. & ... \ a_{31} & a_{32} & a_{33} & ...\ . & . & . & .\ . & . & . & .\ a_{n1} & a_{n2} & ... & a_{nn} end{array} ight| = a_{11}a_{22}...a_{nn}]

    对角行列式

    满足如下等式:

    [D = left| egin{array}{c} lambda_1 & & & &\ & lambda_2 & & &\ & & . & & \ & & & . & \ & & & & lambda_n end{array} ight| = lambda_1 lambda_2 ... lambda_n]

    相当于特殊的三角形行列式

    性质

    前置知识

    转置行列式:
    将行列式(D = det(a_{ij}))沿从左到右的对角线镜像翻转,得到一个新的行列式,称这个新的行列式为它的转置行列式。即原来的(a_{ij})会与(a_{ji})交换位置。

    性质一

    行列式与它的转置行列式相等

    性质二

    交换行列式的两行(列),行列式变号
    推论:如果行列式有两行(列)完全相同,则此行列式等于零

    性质三

    行列式的某一行(列)中所有元素都乘同一数(k),等于用数(k)乘行列式
    推论:行列式中某一行(列)中所有元素的公因子可以提到行列式记号外面

    性质四

    行列式中如果有两行(列)元素成比例,则此行列式等于零。

    性质五

    若行列式的某一行(列)的元素都是两数之和,例如第(i)行的元素都是两数之和:

    [D = left| egin{array}{c} a_{11} & a_{12} & ... & a_{1n}\ . & . & & .\ . & . & & .\ a_{i1} + a'_{i1} & a_{i2} + a'_{i2} & ... & a_{in} + a'_{in}\ . & . & & .\ . & . & & .\ a_{n1} & a_{n2} & ... & a_{nn} end{array} ight|]

    (D)等于下列两个行列式之和:

    [D = left| egin{array}{c} a_{11} & a_{12} & ... & a_{1n}\ . & . & & .\ . & . & & .\ a_{i1} & a_{i2} & ... & a_{in}\ . & . & & .\ . & . & & .\ a_{n1} & a_{n2} & ... & a_{nn} end{array} ight| + left| egin{array}{c} a_{11} & a_{12} & ... & a_{1n}\ . & . & & .\ . & . & & .\ a'_{i1} & a'_{i2} & ... & a'_{in}\ . & . & & .\ . & . & & .\ a_{n1} & a_{n2} & ... & a_{nn} end{array} ight| ]

    性质六

    把行列式的某一行(列)的各元素同乘同一个数然后加到另一行(列)对应的元素上去,行列式不变。

    高斯消元求解

    由性质六和对角线行列式的计算方式可得,如果我们把行列式当做一个(n)元一次方程组,然后解出对角矩阵,再将对角线上的元素相乘,即可得到行列式的值。

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