計算技巧及方法總結一、一般來說,對于二階、三階行列式,可以根據(jù)定義來做
1、二階行列式
2、三階行列式
=
例1計算三階行列式
解
但是對于四階或者以上的行列式,不建議采用定義,最常采用的是行列式的性質以及降價法來做。但在此之前需要記憶一些常見行列式形式。以便計算。
計算上三角形行列式
下三角形行列式
對角行列式
二、用行列式的性質計算
1、記住性質,這是計算行列式的前提
將行列式的行與列互換后得到的行列式,稱為的轉置行列式,記為或,即若
則
.性質1
行列式與它的轉置行列式相等,即
注
由性質1知道,行列式中的行與列具有相同的地位,行列式的行具有的性質,它的列也同樣具有.性質2
交換行列式的兩行(列),行列式變號.推論
若行列式中有兩行(列)的對應元素相同,則此行列式為零.性質3
用數(shù)乘行列式的某一行(列),等于用數(shù)乘此行列式,即
第行(列)乘以,記為(或).推論1
行列式的某一行(列)中所有元素的公因子可以提到行列式符號的外面.推論2
行列式中若有兩行(列)元素成比例,則此行列式為零.性質4
若行列式的某一行(列)的元素都是兩數(shù)之和,例如,.則
.性質5
將行列式的某一行(列)的所有元素都乘以數(shù)后加到另一行(列)對應位置的元素上,行列式不變.注:
以數(shù)乘第行加到第行上,記作;
以數(shù)乘第列加到第列上,記作.2、利用“三角化”計算行列式
計算行列式時,常用行列式的性質,把它化為三角形行列式來計算.例如化為上三角形行列式的步驟是:
如果第一列第一個元素為0,先將第一行與其它行交換使得第一列第一個元素不為0;
然后把第一行分別乘以適當?shù)臄?shù)加到其它各行,使得第一列除第一個元素外其余元素全為0;
再用同樣的方法處理除去第一行和第一列后余下的低一階行列式,如此繼續(xù)下去,直至使它成為上三角形行列式,這時主對角線上元素的乘積就是所求行列式的值.例2若,則
例3(1)(第一、二行互換).(2)(第二、三列互換)
(3)(第一、二兩行相等)
(4)(第二、三列相等)
例4(1)因為第三行是第一行的倍.(2)因為第一列與第二列成比例,即第二列是第一列的4倍.例5若,則
又
.例6
設
求
解
利用行列式性質,有
例7(1)
(2).例8
因為而.因此.注:
一般來說下式是不成立的.例9(1),上式表示第一行乘以-1后加第二行上去,其值不變.(2),上式表示第一列乘以1后加到第三列上去,其值不變.例10計算行列式.解
先將第一行的公因子3提出來:
再計算
例11
計算
解
例12計算
解
注意到行列式的各列4個數(shù)之和都是6.故把第2,3,4行同時加到第1行,可提出公因子6,再由各行減去第一行化為上三角形行列式.注:仿照上述方法可得到更一般的結果:
例13
計算
解
根據(jù)行列式的特點,可將第1列加至第2列,然后將第2列加至第3列,再將第3列加至第4列,目的是使中的零元素增多.例14
計算
解
從第4行開始,后一行減前一行:
三、行列式按行(列)展開(降階法)
1、行列式按一行(列)展開
定義1
在階行列式中,去掉元素所在的第行和第列后,余下的階行列式,稱為中元素的余子式,記為,再記
稱為元素的代數(shù)余子式.引理(常用)
一個n階行列式D,若其中第i行所有元素除外都為零,則該行列式等于與它的代數(shù)余子式的乘積,即
定理1
行列式等于它的任一行(列)的各元素與其對應的代數(shù)余子式乘積之和,即
或
推論
行列式某一行(列)的元素與另一行(列)的對應元素的代數(shù)余子式乘積之和等于零,即
或
2、用降價法計算行列式(常用)
直接應用按行(列)展開法則計算行列式,運算量較大,尤其是高階行列式.因此,計算行列式時,一般可先用行列式的性質將行列式中某一行(列)化為僅含有一個非零元素,再按此行(列)展開,化為低一階的行列式,如此繼續(xù)下去直到化為三階或二階行列式.3、拉普拉斯定理(一般少用)
定義2
在階行列式中,任意選定行列,位于這些行和列交叉處的個元素,按原來順序構成一個階行列式,稱為的一個階子式,劃去這行列,余下的元素按原來的順序構成階行列式,在其前面冠以符號,稱為的代數(shù)余子式,其中為階子式在中的行標,為在中的列標.注:行列式的階子式與其代數(shù)余子式之間有類似行列式按行(列)展開的性質.定理2
(拉普拉斯定理)
在階行列式中,任意取定行(列),由這行(列)組成的所有階子式與它們的代數(shù)余子式的乘積之和等于行列式.例15求下列行列式的值:
(1)
(2)
解
(1)
(2)
例16計算行列式
解
例17計算行列式
解
例18求證
.證
例19設
D中元素的余子式和代數(shù)余子式依次記作和,求及.解
注意到等于用代替的第1行所得的行列式,即
又按定義知,例20
用拉普拉斯定理求行列式的值.解
按第一行和第二行展開