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下三角行列式

更新时间:2022-12-03 07:00:36 阅读: 评论:0

二模冲刺标语-远芳侵古道


2022年12月3日发(作者:工作会议)

1

例文一:行列式的计算方法

介绍7种常用方法

1三角化方法:通过行列初等变换将行列式

化为三角型行列式.

例1计算n+1阶行列式

xaaa

aaxa

aaax

Dn

n

n

321

21

21

1

2把某一行(列)尽可能化为零

例2计算:

y

y

x

x

D

2222

2222

2222

2222

4

3递归法(数学归纳法):设法找出D

n

和低

级行列式间的关系,然后进行递归.

2

例4证明:













11

1000

0010

001

000

nn

n

D

例5证明范德蒙行列式(n2)







nji

ji

n

n

nnn

n

n

n

xx

xxxx

xxxx

xxxx

V

1

11

3

1

2

1

1

22

3

2

2

2

1

321

)(

1111

4加边法:对行列式D

n

添上一适当行和列,

构成行列式D

n+1

,且D

n+1

=D

n

例6证明:

)

1

1(

11111

11111

11111

11111

1

21

3

2

1



n

i

i

n

n

na

aaa

a

a

a

a

D

3

5拆分法:将行列式表为行列式的和的方法.

即如果行列式的某行(或列)元素均为两项

和,则可拆分为两个行列式之和

例7设abcd=1,求证:

0

1

11

1

11

1

11

1

11

2

2

2

2

2

2

2

2

d

d

d

d

c

c

c

c

b

b

b

b

a

a

a

a

6利用行列式的乘积:为求一个行列式D的

值,有时可再乘上一个适当的行列式;或

把D拆分为两个行列式的积.

例8(1)

1)cos()cos()cos(

)cos(1)cos()cos(

)cos()cos(1)cos(

)cos()cos()cos(1

121

33231

23221

13121

nnn

n

n

n

D

















4

(2)设S

k

=

1

k+

2

k++

n

k(k=1,2…),求证:







nji

ji

nnnn

n

n

n

ssss

ssss

ssss

sssn

1

2

2211

1432

321

121

)(

7利用拉普拉斯定理求行列式的值.

拉普拉斯定理是行列式按某一行(或列)展

开定理的推广.

定义(1)在n阶行列式D中,任取k行k列

(1kn),位于这k行k列交叉处的k2个元素

按原来的相对位置组成的k阶行列式S,称

为D的一个k阶子式.如:

D=

3751

4852

1074

4621

则D的一个2阶子式为:S=

82

61

5

在一个n阶行列式中,任取k行,由此产生

的k阶子式有Ck

n

个.

(2)设S为D的一个k阶子式,划去S所在

的k行k列,余下的元素按原来的相对位置

组成的n-k阶行列式M称为S的余子式.又

设S的各行位于D中的第i

1

,i

2

…i

k

行,S的

各列位于D中的第j

1

,j

2

…j

k

列,称

A=(-1)(i1+i2+…+ik)+(j1+j2+…+jk)M.

如:

3751

4852

1074

4621

则D的一个2阶子式为:S=

82

61

M=

35

17

为S的2阶子式

M=(-1)(1+3)+(1+3)

35

17

为S的代数余子式.

6

拉普拉斯定理:若在行列式D中任取k行

(1kn-1),则由这k行所对应的所有k阶子

式与它们的代数余子式的乘积等于D.

例9计算

21000

12100

01210

00121

00012

D

例10块三角行列式的计算

设:

nn

mm

C

B

A

*

0

nn

mm

C

B

A

0

*

则:detA=(detB)(detC).特别地:若

A=diag(A

1

,A

2

,…,A

t

),则

DetA=(detA

1

)(detA

2

)…(detA

t

).

例11设分块矩阵

DC

B

A

0

,其中0为零阵,

B和D可逆,求A-1.

7

例12计算

n

n

b

b

b

aaa

D

100

010

001

0

2

1

21

例13设:

C

B

A

,BCT=0.

证明:AAT=BBTCCT.

例文2:行列式的多种计算方法

行列式是线性代数的一个重要组成部分,行列式的计算方法多种多样,常见的几种行列式

的方法有:定义法、三角化法、降阶法、升阶法、递推法、归纳法、利用范德蒙德

行列式法、变换元素法、拆项法、分解乘积法等,可根据行列式选择相应的计算方

法,从而减轻计算量.

1定义法:n阶行列式等于所有取自不同列的n个元素的乘积的代数和.

8

例1:

nn

n

n

n

D

000

1000

0200

0010



解:在n!项中只有一项1n),n3,2(,

11342312





aaaaaa

nnnn

且不为零

!n)1(n1n21)1()1(D1n1n

112312

1n

n







nnnn

aaaa

2三角化法:通过变换将行列式变换成三角行列式,再利用形式求出行列式的值.

2.1特殊行列式

n21

nn

n

2

1

nn

n

2

1

nn

n

2

1

0*

00

00

00

00

*0

00

00

00

)1(











下三角行列式上三角行列式对角行列式

n21

2

)1(

nn

n

2

1

nn

n

2

1

nn

nn

2

1

)1(

00

00

00

00

00

00

0

00

00

)2(













nn

次下三角行列式次上三角行列式次对角行列式

2.2箭形行列式

例2

nn

n

n

D



001

0301

0021

1111

解:)

1

1(!

000

0300

0020

111

1

1

2

2

1

,3,2

1



n

j

nn

n

j

C

j

C

nj

nj

n

n

j

D

j



2.3可化为箭形的行列式

9



















n

1i

ii

n

1k

22

2

n

1k

ii

CC

n,2j

n

33

3

22

2

11

1

n

1i

ii

n11

3311

2211

321

r-r

n2,i

n

321

321

321

321

)x()1(

100

010

1

)(x

1001-

0101-

0011-

)(x

x00x

0x0x

00xx

x

D:

,,2,1,

3

j1

1i

a

ax

a

ax

a

ax

a

ax

a

a

ax

a

ax

a

ax

a

ax

x

a

aa

aa

aa

aaa

niax

xaaa

axaa

aaxa

aaax

D

kk

k

kk

n

kk

k

nn

n

n

ii

nn

n

n

n

n

n









3降阶法降阶法是利用行列式按其行(列)展开的性质,将高阶行列

式转化为低阶行列式进行计算

)!1()1(

2

1

)1(

00

000

000

000

)1(

000

00

000

00

000

000

000

000

4

11

1









nba

ba

b

b

b

b

a

ba

a

ba

a

ab

ba

ba

ba

D

nnnn

n







按第一列

展开

4升阶法将原行列式增加一行一列,而保持原行列式值不变或与原行

列式有某种巧妙的关系,且便于后面的计算

10

0

)()1(

000

000

000

1

cccc

001

001

001

1

rrrr,rr

0

0

0

1

5

1

n

n

ax

1

12

ax

1

1

nn

1n1312



















n

n

nn

ax

a

n

n

Dax

ax

ax

na

ax

ax

ax

aaa

ax

ax

ax

aaa

xaa

axa

aax

aaa

Dax

xaaa

axaa

aaxa

aaax

D

时当

时当









5递推法:利用行列式的性质,找出所求行列式与其相应的n-1,n,2

阶行列式之间的递推关系,再根据次递推关系式求出所给行列式的值

:,

)()(:,

)()(

000

00

00

00

)(

0

0

0

0

00

00

0

6

1

1

1

1

1

得由此递推下去

得递推公式由此













n

nn

n

n

nn

n

nn

nnnnnn

n

axaDaxD

axaDax

a

aax

aax

aax

Dax

aaaa

axaa

aaxa

aaax

axaaa

xaa

axa

aax

aaxaa

axa

aax

aaax

xaaa

axaa

aaxa

aaax

D











11

])1([)(

)()1()(

)(])())[((

1

1

1

1

12

2

anxax

axanDax

axaaxaDaxaxD

n

nn

nn

nn













6数学归纳法:先利用不完全归纳法寻找行列式之间的规律,得出一般

性结论,再用数学归纳法证明其正确性,从而得出所给行列式的值

)

1

(1n

.)1)(

1

1(

)

1

1(

11

11

)

1

1(1

0

1111

1111

1111

7

1

1

1211

1

21

2

1

21

2

1

2

1

111

21

2

1











n

i

i

nn

n

i

i

nn

i

i

n

n

n

a

aaaaD

n

a

aaaD

a

aa

a

a

D

a

aaD

aaa

a

a

a

D





的情形猜测正确,即设对

假确的下面证明这一猜测是正于是可猜测

其中

1121

1

2

1

2

1

2

1

1111

000

000

000

1111

1111

1111

1111

1111







nnn

nn

n

n

Daaaa

Da

a

a

a

a

a

a

a

D













于是又归纳假设得:

)

1

1()

1

1(

1

21

1

1

121121





n

i

i

n

n

i

i

nnnna

aaa

a

aaaaaaaD

故对一切自然数n猜得正确,即

1),

1

1(

1

21



n

a

aaaD

n

i

i

nn

12

7利用范德蒙行列式的结果计算:是将原行列式利用性质化成范德蒙行

列式,再利用范德蒙行列式的结果计算出原行列式

例8

n

n

nnn

n

n

nnn

n

n

xxxx

xxxx

xxxx

D



321

22

3

2

2

2

1

321

1111



n阶范德蒙行列式为







nji

ij

n

n

nnn

n

n

aa

aaaa

aaaa

aaaa

1

11

3

1

2

1

1

22

3

2

2

2

1

321

)(

1111



解构造n+1阶范德蒙行列式

)(xf

1,11,

1

1,2

2

1,21,1

)1()1(

1

2

321

1

2

1

3

2

3

1

2

2

2

1

1

2

1

321

1

1111











nn

n

nn

n

nn

n

nn

nn

n

n

n

n

n

nnn

n

n

n

n

n

n

n

n

n

n

n

AxAxAxxAA

x

x

x

x

xxxx

x

x

x

x

x

x

x

x

xxxx







nij

jin

xxxxxxxx

1

21

)()())((

1,1,



nnnnn

AMD由f(x)的表达式知,1nx

的系数为









nij

jinn

nij

jinnn

xxxxxD

xxxxxA

1

21

1

211,

)()(

)()(

8拆项法:当行列式中的元素有两数相加时将原行列式拆成n个简单的

行列式加以计算

例9设

nnn

n

aa

aa

D



1

111

13

nnnnn

nn

nn

n

xaxaxa

xaxaxa

xaxaxa

D









2211

2222121

1212111

nnnnn

nn

nn

n

xaxaa

xaxaa

xaxaa

D









221

222221

121211

nnnn

nn

nn

xaxax

xaxax

xaxax









221

22221

12121







n

i

i

nnnnn

nn

nn

Ax

xaxaa

xaxaa

xaxaa

1

11

221

222221

121211









n

i

ij

n

j

j

n

i

i

n

i

inn

AxDAxAxD

111

11

1



9变换元素法:变换所给行列式中元素的形式,再利用已知行列式的结

果,最终得到所求行列式的结果

例10

211

121

112



aa

aa

aa

D

n







解令ax1,由(拆项法例题结果)知













n

i

n

j

ij

n

Aa

a

a

a

aaaa

aaaa

aaaa

D

11

)1(

100

010

001

111010

101110

101011





因为

)]1()1[()1(

0

)1(

1

1

nanaD

ji

ji

a

An

n

n

ij





10分解乘积法:根据所给行列式的特点利用行列式的乘法公式,把所

给行列式分解成两个易求解的行列式之积,通过对这两个行列式的计

算,从而得到所给行列式之值

例11

14

nn

nnnn

n

n

n

bababa

bababa

bababa

D









21

22212

12111

2

1

3

))((

0

0000

0000

1111

001

001

001

001

1221

11

321

3

2

1





n

n

n

bbaa

ba

bbbb

a

a

a

a

D

n

n

n





例题

15

16

17

18

19

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