计算行列式常用的7种方法
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计算行列式的方法总结行列式涉及的方面很多,例如判断矩阵可逆与否要计算行列式的值、解线性方程组、特征值等都与求行列式密不可分,所以各种类型解行列式的方法一定要掌握好,才能写好行列式,下面是计算行列式的方法总结,一起来看看吧!计算行列式的方法总结(一)首先,行列式的性质要熟练掌握性质1行列互换,行列式的值不变。
性质2交换行列式的两行(列),行列式的值变号。
推论若行列式中有两行(列)的对应元素相同,则此行列式的值为零。
性质3若行列式的某一行(列)各元素都有公因子k,则k可提到行列式外。
推论1数k乘行列式,等于用数k乘该行列式的某一行(列)。
推论2若行列式有两行(列)元素对应成比例,则该行列式的值为零。
性质4若行列式中某行(列)的每一个元素均为两数之和,则这个行列式等于两个行列式的和,这两个行列式分别以这两组数作为该行(列)的元素,其余各行(列)与原行列式相同。
性质5将行列式某行(列)的k倍加到另一行(列)上,行列式的值不变。
行列式展开法:行列式按某行(列)展开也是解行列式常用的方法。
行列式展开定理:定理1:n阶行列式D等于它的任一行(列)的各元素与各自的代数余子式乘积之和。
定理2:行列式D的.某一行(列)各元素与另一行(列)对应元素的代数余子式乘积之和必为零。
(二)几种特殊行列式的值有关行列式的若干个重要公式:为便于考生综合复习及掌握概念间的联系,现将以后各章所涉及的有关行列式的几个重要公式罗列于下:2017考研数学:行列式的计算行列式是线性代数的一部分,题目比较灵活,下面小编为同学们简单讲一下行列式的几种计算方法,希望同学们可以有所启发,弄清楚这种类型题。
对于数值型行列式来说,我们先看低阶行列式的计算,对于二阶或者三阶行列式其是有自己的计算公式的,我们可以直接计算。
三阶以上的行列式,一般可以运用行列式按行或者按列展开定理展开为低阶行列式再进行计算,对于较复杂的三阶行列式也可以考虑先进行展开。
在运用展开定理时,一般需要先利用行列式的性质将行列式化为某行或者某列只有一个非零元的形式,再进行展开。
行列式的几种计算方法
空格
行列式是线性代数的基本概念,它具有重要的应用价值。
它的计算方法也有很多,下面主要介绍几种行列式计算的方法。
一、展开式法
把行列式的每一行的元素乘以其所在的代数余子式的值,再将所有的积相加,得到的结果就是行列式的值。
这种方法理论上可以计算任何n阶的行列式,但当n阶较大时,展开比较繁琐,耗时也较长。
二、余子式法
计算第i行列式的方法是:取行列式的第i行,取其余行,去掉第i列,再找出这些行的代数余子式,再将每一行所对应的代数余子式乘以该行第i位置上的元素,再将所有的乘积之和,得到的结果就是行列式的值。
三、乘法法
若用行列式的乘法法来计算三阶行列式,则将行列式的三行分别乘以它们的代数余子式,将结果相加。
其中要用到符号乘,只要熟悉符号乘的规则,就可以简单地进行计算。
四、分块法
分块法是将行列式分解成几个临时的小行列式,再用余子式或展开式算出小行列式的值,再将小行列式的值按一定的规则组合起来,就得到原行列式的值了。
分块法优点是计算过程不复杂,缺点是分解成的小行列式的值计算比较复杂。
五、行变换法
用行变换法计算行列式的方法是:先将行列式的几行或几列进行线性变换,使行列式某一行或某一列为0,再将变换后的行列式化简为方阵或三角阵,再求解,之后再换回原行列式,则可以得出原行列式的值。
以上就是常用的几种行列式计算方法,不同的方法各有优劣,使用者可根据具体情况选择合适的方法用于行列式计算。
行列式的计算方法总结行列式是数学中一类特殊的数值,它可以用于解决各种数学问题,如线性方程组的解、二次行列式的特征根以及三角形的面积等。
它的计算方法也颇为多样,各种行列式的计算方法可以归纳总结如下:第一种是规则式子求行列式的方法,即规则式子求行列式的值。
这种方法包括常见的拆分积式法,它可以用来计算简单行列式,其解算步骤如下:把行列式的第一行和其他所有行有序的放在一起,按列乘以每列的分量,然后把乘积相加,即可求出行列式的值。
另一种常用的计算行列式的方法是运用行列式的转置法则,这也是一种简单的计算行列式的方法,它的解算步骤如下:先把行列式的行和列都交换一下,然后把交换后的新行列式进行上面第一种规则式子求行列式的求值,便可求出行列式的值。
此外,还有多元函数求行列式的方法,以及行列式求导、求偏导数的方法。
多元函数求行列式的方法就是将行列式用多元函数的形式表示出来,然后用函数定义求和解决之。
行列式求导、求偏导数的方法就是将行列式的变量替换为一个新的变量,然后进行积分,并求出偏导数,最终得到行列式的值。
最后一种常用的计算行列式的方法是拆解行列式的方法,这是一种比较复杂的行列式计算方法。
它的解算步骤如下:先把行列式拆解成几个子行列式,然后逐步把子行列式拆解为更小的子行列式,最终得到一个最小子行列式,将其值替换到初始行列式中计算,即可求出该行列式的值。
以上是行列式的计算方法总结,由于行列式的类型众多,其计算方法也多如牛毛,仅有上述几种计算方法是不够的,若想解决复杂的行列式计算,还需要运用其他更加复杂的计算方法,如克莱姆法、罗宾逊法、孟加拉法等。
此外,计算行列式还需要掌握矩阵运算的基础知识,运用高等数学知识,才能解决复杂的行列式计算问题。
总之,行列式的计算是一件非常有技巧性的事情,找到合适的计算方法,解决行列式计算的难题,有助于提高数学的解题能力。
行列式的几种计算方法7篇第1篇示例:行列式是线性代数中的一个重要概念,它是一个方阵中的一个数值,可以帮助我们判断矩阵的性质,计算行列式的值是线性代数中的基础技能之一。
下面我们将介绍几种行列式的计算方法以及其应用。
一、直接展开法计算行列式最基本的方法就是直接展开法。
以3阶行列式为例,一个3阶方阵的行列式可以表示为:\[\begin{vmatrix}a &b &c \\d &e &f \\g & h & i\end{vmatrix}\]通过公式展开,可以得到:\[\begin{aligned}\begin{vmatrix}a &b &c \\d &e &f \\g & h & i\end{vmatrix} & = aei + bfg + cdh - ceg - bdi - afh \\& = a(ei - fh) - b(di - fg) + c(dh - eg)\end{aligned}\]这样就可以直接计算出行列式的值。
但是这种方法比较繁琐,不适用于高阶行列式的计算。
二、拉普拉斯展开法\[\begin{vmatrix}a_{11} & a_{12} & \cdots & a_{1n} \\a_{21} & a_{22} & \cdots & a_{2n} \\\vdots & \vdots & & \vdots \\a_{n1} & a_{n2} & \cdots & a_{nn} \\\end{vmatrix}\]以第一行为例,可以按照以下公式展开:\[ \text{det}(A) = a_{11}C_{11} + a_{12}C_{12} + \cdots +a_{1n}C_{1n} \]C_{ij}表示元素a_{ij}的代数余子式,通过递归计算代数余子式,最终可以得到行列式的值。
行列式计算的方法
计算行列式的方法取决于矩阵的大小。
下面我将介绍几种常见的行列式计算方法:
1. 二阶行列式计算:
对于一个2x2的矩阵,行列式的计算方法如下:
行列式的值= (a*d) - (b*c)
其中,矩阵为:
| a b |
| c d |
2. 三阶及以上的行列式计算(展开法):
对于一个n阶(n>=3)的矩阵,行列式的计算可以通过展开法来进行,也叫做代数余子式展开法。
具体步骤如下:
a. 选择第一行或第一列作为展开的基准行或基准列;
b. 逐个选取基准行或基准列上的元素,相应的去掉所在行和所在列,得到一个(n-1)阶的矩阵;
c. 对每个选取的元素,计算其代数余子式(即去掉该元素所在行和所在列后,剩余矩阵的行列式值),并与该元素相乘;
d. 将所有计算得到的代数余子式相乘,并按照正负号规律求和,得到最终的行列式值。
3. 其他行列式计算方法:
当矩阵较大时,使用展开法计算行列式会非常繁琐。
此时可以考虑使用高斯消元法、LU分解、特征值等方法来化简计
算。
这些方法相对复杂,需要一定的线性代数知识和计算能力。
总之,行列式的计算方法根据矩阵的大小和具体要求选择不同的方法,以便高效地得到结果。
行列式计算方法解析1.化三角形法此种方法是利用行列式的性质把给定的行列式表示为一个非零数与一个三角形行列式之积,所谓三角形行列式是位于对角线一侧的所有元素全部等于零的行列式。
三角形行列式的值容易求得,涉及主对角线的三角形行列式等于主对角线上元素之积,涉及次对角线的N 阶三角形行列式等于次对角线上元素之积且带符号。
例1计算N 阶行列式ab bb a b b b aD n=解()[]abb a bb b n a Dn1111-+=()[]ba b a b b b n a ---+=0011()()11n a n b a b -=+-⎡⎤⎣⎦-2.利用递推关系法所谓利用递推关系法,就是先建立同类型n 阶与n-1阶(或更低阶)行列式之间的关系——递推关系式,再利用递推关系求出原行列式的值。
例2 计算n 阶行列式n ab b ca b ccaD =,其中0,≠≠bc c b解 将n D 的第一列视为(a-c )+c,0+c,……,0+c,据行列式的性质,得0000n a c c b b a c b b c b b c a b a b c a b cca ca ccaD -+-+==++()()11n n n a c c a bD D --∴=-+- (1)由b 与c 的对称性,不难得到()()11n n n a b b a c D D --=-+- (2)联立(1),(2)解之,得()()()1n nn b c b c a c a b D -⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦---例3 计算n 阶行列式00010001000000n a b ab a b ab a b a b ab a bD +++=++解 将n D 按第一行展开,得()11000000001n n ab a b a b ab a bab a bD D -+=+-++于是得到一个递推关系式 ()12n n n a b ab D D D --=+-,变形得()112n n n n b a b D D D D ----=- ,易知()()2312334n n n n n n b b b D D D D DD aa------=-=-()()()22212n n n b ab b a b a b D D aaa --⎡⎤==-==⎢⎥⎣⎦--++所以 1nn n b D D a -=+,据此关系式再递推,有()11222nn n n n n n bb b ba aa a D D D ----=++=++1122111n n n n n n n n b b a a a a b b a a b b D -----==++++=++++如果我们将 n D 的第一列元素看作a+b,1+0,……0+0,按第一列拆成两个行列式的和,那么可直接得到递推关系式1nn n b D D a -=+,同样可n D 的值。
行列式的几种计算方法行列式是线性代数中的一个重要概念,它是由矩阵中的元素所组成的一种特定的数学对象。
行列式的计算方法有多种,包括代数余子式展开、三角形法则、拉普拉斯展开、性质和定理等。
以下将详细介绍行列式的几种计算方法。
一、代数余子式展开法代数余子式展开法是通过矩阵元素分解成代数余子式相乘的形式来计算行列式值的方法。
我们需要了解代数余子式的概念。
1. 代数余子式的概念在矩阵A中,元素a_ij的代数余子式A_ij的值为A_ij=(-1)^(i+j)*M_ij,其中M_ij 代表去掉第i行和第j列后所构成的方阵的行列式值。
2. 代数余子式展开法的步骤(1)选择一行或一列,以此行或列的元素a_ij为基准。
(2)计算a_ij的代数余子式A_ij,并根据代数余子式展开法将行列式分解成代数余子式相乘的形式。
(3)累次计算代数余子式A_ij相乘的值并求和,得到行列式的值。
对于3阶行列式A的计算,可以按照如下步骤进行代数余子式展开法的计算:A = |a11 a12 a13||a21 a22 a23||a31 a32 a33|选择第一行元素a11为基准进行代数余子式展开,展开式为:A = a11*M11 - a12*M12 + a13*M13M11、M12、M13分别代表去掉第一行和第一列,第一行和第二列,第一行和第三列所构成的2阶方阵的行列式值。
根据代数余子式展开法的原理,可以得到行列式的值。
二、三角形法则三角形法则是用于计算行列式的一种方法。
它的基本思想是通过变换矩阵的行列式来简化计算过程,将需要计算的矩阵通过一系列的初等变换转化为上、下三角形矩阵,再利用三角形矩阵的行列式计算方法来计算原矩阵的行列式。
计算三角形矩阵A'的行列式值为a11*a22'*a33'。
三、拉普拉斯展开法拉普拉斯展开法是一种通过对矩阵的某一行或某一列进行展开,将行列式转化为子行列式的求和形式来计算行列式值的方法。
计算n 阶行列式的若干方法举例n 阶行列式的计算方法很多,除非零元素较少时可利用定义计算(①按照某一列或某一行展开②完全展开式)外,更多的是利用行列式的性质计算,特别要注意观察所求题目的特点,灵活选用方法,值得注意的是,同一个行列式,有时会有不同的求解方法。
下面介绍几种常用的方法,并举例说明。
1.利用行列式定义直接计算例 计算行列式 00100201000000n D n n=-解 D n 中不为零的项用一般形式表示为 112211!n n n nn a a a a n ---=.该项列标排列的逆序数t (n -1 n -2…1n )等于(1)(2)2n n --,故(1)(2)2(1)!.n n nD n --=-2.利用行列式的性质计算例: 一个n 阶行列式n ij D a =的元素满足,,1,2,,,ij ji a a i j n =-= 则称D n 为反对称行列式, 证明:奇数阶反对称行列式为零. 证明:由ij ji a a =-知ii ii a a =-,即0,1,2,,ii a i n ==故行列式D n 可表示为121311223213233123000n nn n nnna a a a a a D a a a a a a -=-----,由行列式的性质A A '=,1213112232132331230000n n n n nnna a a a a a D a a a a a a -----=-12131122321323312300(1)00n n n n nnna a a a a a a a a a a a -=------(1)n nD =-当n 为奇数时,得D n =-D n ,因而得D n = 0.3.化为三角形行列式若能把一个行列式经过适当变换化为三角形,其结果为行列式主对角线上元素的乘积。
因此化三角形是行列式计算中的一个重要方法。
化三角形法是将原行列式化为上(下)三角形行列式或对角形行列式计算的一种方法。
行列式的几种计算方法行列式是矩阵的一个重要性质,通常用来表示线性方程组的解的情况。
行列式的计算方法有多种,下面将介绍几种常见的计算方法。
1. 代数余子式法:代数余子式法是一种常用的计算行列式的方法。
对于一个n阶矩阵A=[a_{ij}],可以通过以下步骤计算行列式的值:1) 对于矩阵A的任意元素a_{ij},求出它的代数余子式M_{ij},即将第i行和第j列的元素划去,剩下的元素按原来的顺序排列成一个(n-1)阶矩阵,然后计算这个矩阵的行列式。
2) 根据代数余子式的符号规律,得到每个代数余子式的符号。
即当i+j为偶数时,代数余子式的符号为正;当i+j为奇数时,代数余子式的符号为负。
3) 将每个代数余子式与对应的元素相乘,得到n个乘积,并将这些乘积相加,即可得到行列式的值。
3. 克拉默法则:克拉默法则是一种特殊的行列式计算方法,适用于线性方程组的求解。
对于一个n阶矩阵A=[a_{ij}]和一个n维向量B=[b_1,b_2,...,b_n],假设该线性方程组的解存在且唯一,可以通过以下步骤计算行列式的值:1) 对于矩阵A,计算它的行列式D。
2) 对于矩阵A的每一列,将向量B替换到对应的列下,形成一个新的矩阵A'。
然后计算新矩阵A'的行列式D'。
3) 行列式D'除以行列式D,即可得到线性方程组的解。
4. 特殊矩阵的行列式计算方法:对于一些特殊的矩阵,可以使用特定的计算方法来求解行列式。
常见的特殊矩阵包括对称矩阵、三角矩阵、反对称矩阵等。
对于对称矩阵,可以通过正交相似变换将其对角化,然后计算对角矩阵的行列式。
对于三角矩阵,行列式的值等于对角线上元素的乘积。
对于反对称矩阵,行列式的值等于0。
行列式的计算方法包括代数余子式法、拉普拉斯展开法、克拉默法则和特殊矩阵的行列式计算方法。
不同的方法适用于不同的情况,根据具体的矩阵形式选择合适的计算方法,可以有效地计算行列式的值。
行列式的几种计算方法行列式是线性代数中一种重要的概念,它可以通过不同的计算方法来求解。
下面将介绍几种常用的行列式计算方法。
1. 代数余子式展开法代数余子式展开法是求解行列式的一种常用方法。
对于一个n阶行列式A,可以选择任意一行或一列展开,然后按照一定的规律计算各个元素的代数余子式,并与原矩阵对应元素相乘再求和,得到最终的行列式的值。
假设我们选择第i行展开,则有:det(A) = a_{i1}A_{i1} + a_{i2}A_{i2} + … + a_{in}A_{in}a_{ij}表示矩阵A的第i行第j列的元素,A_{ij}表示矩阵A的第i行第j列元素的代数余子式。
2. 公式法对于2阶和3阶的行列式,可以直接使用公式来计算。
对于2阶行列式A,有:对于3阶行列式A,有:det(A) = a_{11}·a_{22}·a_{33} + a_{12}·a_{23}·a_{31} +a_{13}·a_{21}·a_{32} - a_{13}·a_{22}·a_{31} - a_{11}·a_{23}·a_{32} -a_{12}·a_{21}·a_{33}3. 初等变换法对于某些特殊形式的矩阵,可以通过初等变换将其转化为简单的行阶梯形或对角形矩阵,从而方便计算行列式的值。
一般来说,可以通过初等行变换将矩阵A转化为行阶梯形矩阵U,即U =E_k·E_{k-1}·…·E_2·E_1·A,其中E_i是一个初等矩阵。
然后,行列式的值可以通过计算行阶梯形矩阵的对角线元素的乘积得到,即det(A) = u_{11}·u_{22}·…·u_{nn},其中u_{ii}是U的第i行第i列元素。
4. 递推关系法递推关系法是一种递归地求解行列式的方法。
行列式的计算方法汇总方法1 化三角形法12312341345121221n n n n D n n n -=--[分析]显然若直接化为三角形行列式,计算很繁,所以我们要充分利用行列式的性质。
注意到从第1列开始;每一列与它一列中有n-1个数是差1的,根据行列式的性质,先从第n-1列开始乘以-1加到第n 列,第n-2列乘以-1加到第n-1列,一直到第一列乘以-1加到第2列。
然后把第1行乘以-1加到各行去,再将其化为三角形行列式,计算就简单多了。
解:11(2,,)(2,,)1111111111121111100031111200011111000100000010000020011(1)20020000101(1)()2i in n i n r r i n r r n n n D n nn n n n nn n nnn n nn n n n n n n n n n ===+--=-----++----+=⋅-----+=⋅⋅-()(1)(2)12(1)12(1)(1)12n n n n n n n -----⋅-+=⋅⋅-[问题推广]例1中,显然是1,2,…,n-1,n 这n 个数在循环,那么如果是a 0,a 1,…,a n-2,a n-1这n 个无规律的数在循环,行列式该怎么计算呢?把这种行列式称为“循环行列式”。
[2]从而推广到一般,求下列行列式:0121101223411230(,0,1,,1)n n n n i a a a a a a a a D a c i n a a a a a a a a ---⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=∈=-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦解:令 0121101223411230n n n a a a a a a a a A a a a a a a a a ---⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦首先注意,若u 为n 次单位根(即u n=1),则有:1011110212123111120101120112123011101(1,n n n n n n n n n n n n nn n n n n n a a u a u u a a u a u A u u u u a a u a u u a a u a u a a u a u a u a u a u a u a u a u a u a -----+-----------⎡⎤+++⎡⎤⎢⎥⎢⎥+++⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⋅==∴=⎢⎥⎢⎥+++⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥+++⎣⎦⎣⎦++++++=++++这里用到等)12011122111201111()1()()n n n n n n n n n u a a u a u u u u a u u f u f u a a u a u u u --------⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=+++⋅⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥++⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⋅=+++⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦其中2122cossin 1,1(0)1,,,,n k n k k w n nw w k n w w w ππ-=∴=≠<< 设+i 为n 次本原单位根有:于是:互异且为单位根()2011(1)01101011001111,(0,1,,1)(,,,)(,,,)((),(),,())()(,,,)(j jj n n j i j j n n n n n w w j n w w w w w w A w f w w Aw Aw Aw Aw f w w f w w f w w f w w w w f w -------⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥==-=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⋅=⋅==⎡⎤⎢⎥=⋅⎢⎥⎢⎥⎣⎦记:方阵则由上述知:故)122(1)0111(1)(1)1111(,,,)11n n n n n n w w w w w w w ww w ------⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦显然为范德蒙行列式 110A (1)()()(1)()()n n n w w w f f w f w A w A D f f w f w --∴≠=⋅⋅⋅⋅=⋅∴==⋅⋅⋅ 从而有: 又例1中,循环的方向与该推广在方向上相反所以例1与11120'102n n n n a a a a a a D a a a ---=相对应(1)(2)'21n n n n D D --而与只相差(-)个符号(1)(2)'1201,121(1)2(1)()(),,)(1,2,,)1,()123(1)12n n n n n k n n n D f f w f w a a a n u w f u u u nu f n -----+⋅⋅⋅⋅==≠=++++=+++=即得:=(-1)从而当(时对单位根总有:21()()1()1n f u uf u u u u n nnf u u -∴-=++++-=--∴=- 1211111()1,11(1)111 n n k n k n k k x x w x x x x x w n--=-=-=-=++++-=-==∏∏ 而又令则有:+++(1)(2)'12(1)(2)1221(1)1211(1)2(1)12(1)()()(1)111()()2111(1)(1)2(1)1(1)21(1)2n n n n n n n n n n n n kk n n nn n n D f f w f w n n n w w wn n nw n n nn n ----------=---=⋅⋅⋅⋅+=⋅⋅-⋅⋅⋅⋅---+-⋅⋅=-+-⋅⋅=+=-⋅⋅∏ 从而有:(-1)与例1的答案一致。
谈谈行列式的计算方法行列式是线性代数中的一个重要概念,常用于解线性方程组、计算逆矩阵以及求多项式的根等问题。
本文将详细介绍行列式的计算方法。
一、行列式的定义与性质:行列式是一个数,可以用于判断矩阵是否可逆、求解线性方程组的唯一解以及计算矩阵的逆等问题。
设A为一个n阶方阵,其行列式记作,A,或det(A)。
1.一阶行列式:对于一个1×1的矩阵[a],其行列式定义为,a,=a。
2.二阶行列式:对于一个2×2的矩阵[a b; c d],其行列式定义为,A,=ad-bc。
3.三阶行列式:对于一个3×3的矩阵[a₁b₁c₁;a₂b₂c₂;a₃b₃c₃],其行列式定义为,A,=a₁b₂c₃+b₁c₂a₃+c₁a₂b₃-c₁b₂a₃-a₁c₂b₃-b₁a₂c₃。
性质:-行列式与其转置矩阵行列式相同:,A,=,A^T。
-交换矩阵的两行(列)行列式改变符号,交换三行(列)行列式不变。
-一行(列)中有等于零的元素,行列式等于零。
二、行列式的计算方法:1.根据定义计算:根据行列式的定义,可以直接按照计算规则进行计算,但随着阶数的增加,计算量会呈指数级增长,因此不适用于高阶行列式的计算。
2.代数余子式法(拉普拉斯展开):利用代数余子式法可以将计算一个行列式的问题转化为计算多个较小行列式的和的问题。
对于一个n阶矩阵A,定义它的第i行第j列元素为aᵢⱼ,那么对于任意一个aᵢⱼ,可以定义它的代数余子式M(i,j)为将行i和列j从A中删去后的(n-1)阶行列式,即A的余子矩阵的行列式。
代数余子式M(i,j)用(-1)^(i+j)乘以A的代数余子式C(i,j)得到。
通过拉普拉斯展开定理,行列式等于它的任意一行(列)元素与其对应的代数余子式乘积的和,即:A,=a₁ⱼM(1,j)+a₂ⱼM(2,j)+...+aⱼⱼM(n,j)(其中j为任意列号)3.三角行列式法:对于三角矩阵(上三角或下三角),行列式等于对角线上元素的乘积,即a₁₁a₂₂...aⱼⱼ。
计算行列式常用的7种方法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和解的情况。
在计算行列式时,有多种方法可供选择,下面将介绍行列式的常用计算方法。
1.代数余子式展开法代数余子式展开法是计算行列式的最常用方法之一、对于n阶行列式,可以选择其中的任意一行或一列展开。
选择一行展开时,可以使用代数余子式,即将每一元素乘以其代数余子式后再求和。
例如,对于3阶行列式\(\begin{bmatrix}a & b & c\\ d & e & f\\ g & h &i\end{bmatrix}\)选择第一行展开,计算行列式的值为\(aA_{11} - bA_{12} +cA_{13}\),其中\(A_{ij}\)表示第i行第j列元素的代数余子式。
类似地,可以选择列展开,使用代数余子式计算行列式的值。
2.初等变换法初等变换法是计算行列式的另一种常用方法。
通过一系列的行变换或列变换,将行列式转化为三角形矩阵或对角矩阵。
对于三角形矩阵,行列式的值即为对角线上元素的乘积;对于对角矩阵,行列式的值即为对角线上元素的乘积。
初等变换包括行交换、行缩放和行加减,可以有效地简化行列式的计算过程。
3.拉普拉斯展开法拉普拉斯展开法是计算行列式的一种常用方法,适用于任意阶的行列式。
选择其中的一行或一列展开,将行列式拆解为一系列子行列式的乘积。
每个子行列式的阶数比原行列式小1,可以继续进行递归的计算。
拉普拉斯展开法可以使用代数余子式进行计算,也可以利用构造矩阵的方式计算。
4.三对角矩阵法三对角矩阵法适用于计算特殊形式的行列式,即矩阵中除了对角线和相邻对角线上的元素外,其他元素都为0的情况。
计算三对角矩阵的行列式可以通过逐步化简为二阶或一阶行列式进行计算。
这种方法可以加速计算过程,特别适用于较大阶数的行列式。
5.特殊行列式法对于特殊形式的行列式,例如范德蒙行列式、希尔伯特行列式等,可以利用其特殊性质进行计算。
计算行列式的方法总结
一、计算行列式的定义
行列式(determinant),又称行列式法(determinant formula),是一种用于确定行列式值的计算方法,由拉格朗日在 1812 年提出。
行列式是一个数量,它可以用来表示矩阵(matrix)的结果。
行列式的值可以用其中一种规则得出,其规则被称为行列式公式(determinant formula)。
二、行列式的类型
1、二阶行列式
二阶行列式是一个矩阵的方阵,它具有2行2列,其元素满足一定的线性方程组,可以用一个公式来计算它的值:
A,=a11×a22-a12×a21
其中,a11、a12、a21、a22为二阶方阵的元素。
2、三阶行列式
三阶行列式是一个矩阵的方阵,它具有3行3列,其元素满足一定的线性方程组,可以用一个公式来计算它的值:
A,=a11×a22×a33+a12×a23×a31+a13×a21×a32-a13×a22×a31-a12×a21×a33-a11×a23×a32
其中,a11、a12、a13、a21、a22、a23、a31、a32、a33为三阶方阵的元素。
三、行列式的计算
1、展开计算
是最常见的计算行列式的方法,也是最简单的方法,它通过迭代数值,将复杂矩阵拆分成若干个二阶行列式,计算每个二阶行列式的值,将答案
加总,即可得出原行列式的值。
2、余子式求行列式
利用了余子式的性质,可以将复杂的计算降低到求每个元素的余子式,然后根据拉格朗日定理,将答案乘以对应元素的余子式。
行列式的计算是学习高等代数的基石,它是求解线性方程组,求逆矩阵及求矩阵特征值的基础,但行列式的计算方法很多,综合性较强,在行列式计算中需要我们多观察总结,便于能熟练的计算行列式的值。
目前我们常用的计算行列式的方法有对角线法则,化为三角形行列式,拆分法,降阶法,升阶法,待定系数法和数学归纳法,乘积法,加边法。
1.对角线法则此法则适用于计算低阶行列式的值(如2阶,3阶行列式的值),即主对角线的元素的乘积减去辅或次对角线上的元素的乘积,其主要思想是根据2阶,3阶行列式的定义计算行列式的值。
2.化为三角行行列式利用行列式的性质,把行列式化为上(下)三角形行列式,再利用上(下)三角形行列式的结论,可得到相应行列式的值上(下)三角形行列式及其值(1)上三角形行列式为D=|■(■(a_11&a_12@0_ &a_22 )&■(a_13&…&a_1n@a_23&…&a_2n )@■(0_ &0_ @⋮&⋮@0_&0_ )&■(a_33&…&a_3n@⋮&⋮&⋮@0_ &…&a_nn ))|D=|■(■(a_11&a_12@0_&a_22 )&■(a_13&…&a_1n@a_23&…&a_2n )@■(0_ &0_ @⋮&⋮@0_&0_ )&■(a_33&…&a_3n@⋮&⋮&⋮@0_ &…&a_nn ))|=|■(■(a_11&0&0@a_21&a_22&0@a_31&a_32&a_33 )&■(⋯&0@⋯&0@⋯&0)@■(⋮&⋮&⋮@a_n1&a_n2&a_n3 )&■(⋮&⋮@⋯&a_nn ))| = a_11 a_12⋯a_nn即上(下)三角形行列式的值等于主对角线上的元素的乘积。
行列式的几种计算方法行列式是线性代数中的一种重要概念,也是解线性方程组的基础。
行列式的求解方法有很多,下面介绍几种比较常用的方法。
1. 代数余子式法代数余子式法是求解$n$阶行列式的一种常用方法。
假设有一个$n$阶行列式$A$,它的第$i$行、第$j$列元素为$a_{i,j}$,则记$A_{i,j}$为该行列式除去第$i$行和第$j$列后得到的$(n-1)$阶行列式,即:$$A_{i,j}=(-1)^{i+j}|A_{i,j}|$$其中,$|A_{i,j}|$表示该矩阵的余子式。
在求解行列式的时候,先选择行或列作为基准,计算出每个元素的代数余子式,然后进行相乘相加即可。
具体方法如下:$$det(A)=\sum_{i=1}^{n}a_{i,j}A_{i,j}=\sum_{j=1}^{n}a_{i,j}A_{i,j}$$根据公式可知,代数余子式法的时间复杂度为$O(n!)$,因此只能适用于小规模的行列式求解。
2. 行列式加边法行列式加边法是求解$n$阶行列式的另一种常用方法,它利用了矩阵的运算规律,通过添加等行等列来求解行列式值。
具体方法如下:(1)选择行或列中绝对值最大的元素,将该元素加入到行列式外面新添加一行或一列,然后依次将其它元素按矩阵运算法则进行变换;(2)此时,行列式的值等于新行列式减去外加行列后的新行列式;(3)依次将新加行列的元素还原到原来的位置,然后计算新添加元素的代数余子式求和即可。
这种方法的优点是时间复杂度较低,为$O(n^3)$。
缺点是需要进行大量的矩阵运算,计算过程较为繁琐。
3. 克拉默法则克拉默法则是解决线性方程组的常用方法,也可以用来求解行列式。
假设有一个$n$阶行列式$A$,则克拉默法则的公式为:其中,$D_i$表示以第$i$列为基准的行列式值。
4. 三角分解法三角分解法是求解$n$阶行列式的一种高效方法,它可以分解为上三角和下三角矩阵的乘积,从而降低了计算复杂度。
该方法可以通过高斯列主元消元法来实现,具体流程如下:(1)按列主元消元法,将原始矩阵变换为上三角矩阵$U$;(2)计算对角线上的元素之积,即为行列式的值。
各种行列式的计算方法宝子们,今天咱们来唠唠行列式的计算方法呀。
一、定义法。
这就像是最基础的招式啦。
按照行列式的定义,把所有可能的排列组合算出来。
不过呢,这个方法可有点费时间,就像你要一个一个数小珠子一样,要是行列式的阶数大一点,那可就累得够呛。
比如说二阶行列式,按照定义算起来还比较轻松,就是主对角线元素相乘减去副对角线元素相乘。
但是三阶或者更高阶的,那可就复杂得多喽。
二、三角形行列式法。
这个方法可就比较巧妙啦。
我们想办法把行列式通过行变换或者列变换变成上三角或者下三角行列式。
为啥呢?因为三角形行列式的值就等于主对角线元素的乘积呀,多方便。
就像把一堆乱乱的东西整理得整整齐齐的,然后一下子就能算出结果。
比如说给你一个行列式,你就观察一下,哪行或者哪列加上或者减去其他行或者列的倍数,能让它慢慢变成三角形的样子。
三、按行(列)展开法。
这个方法就像是拆积木一样。
你可以按照行列式的某一行或者某一列展开。
比如说按第一行展开,那这个行列式的值就等于这一行的每个元素乘以它对应的代数余子式然后相加。
代数余子式呢,就像是这个元素的小跟班,有自己的计算方法。
这个方法在行列式里有很多零元素的时候特别好用,就像走捷径一样,直接找那些简单的部分来计算。
四、行列式的性质法。
行列式有好多有趣的性质呢。
比如说两行(列)交换,行列式的值就变成原来的相反数;某一行(列)乘以一个数加到另一行(列),行列式的值不变。
我们就可以利用这些性质,把行列式变得简单一些再去计算。
就像给行列式做个小整容,让它变得更可爱(好计算)。
宝子们,行列式的计算方法就这么些啦,多做做练习,就会发现其实也没有那么难啦。
加油哦!。
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
x
a a a a a x a a a a x D n
n
n
32121
211=
+
2 把某一行(列)尽可能化为零 例2 计算:
y
y x x D -+-+=
22
2
2
2222222222224
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.
例4 证明:
β
αβα
β
αβ
ααββααββα--=
++++=++1
1
10
0000
1000
1000n n n D
例5 证明范德蒙行列式(n ≥2)
∏≤<≤-----==n
j i j
i
n n
n n n n n
n x x x x x x x x x x x x x x V 11
13
12
1
1
2
23222
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(111
1111
1111111111
1111213
21∑=+=++++=n
i i
n n
n a a a a a a a a D
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:
01
111111111112
22222
22
=+
++
+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
121332312322113121
n n n n n n D αααααααααααααααααααααααα------------=
(2)设S k =λ1k +λ2k +⋯+λn k (k=1,2…),求证:
∏≤<≤-+-+--=
n
j i j i
n n n
n n n
n s s s s s s s s s s s s s s s n 12
2
21114323211
21)
(λλ
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k 2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=
3
7
5
1
48521074
4621
则D 的一个2阶子式为:S=826
1 在一个n 阶行列式中,任取k 行,由此产生
的k 阶子式有C k
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:
3
7
5
1
485210744621
则D 的一个2阶子式为:S=826
1
M=351
7为S 的2阶子式 M=(-1)
(1+3)+(1+3)
35
1
7为S 的代数余子式.
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
2
1
1210001210
0012100012=D 例10 块三角行列式的计算 设:
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⨯⨯n n m m C B A *0或 ⎪⎪⎭⎫
⎝
⎛=⨯⨯n n m m 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⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=D C B A 0,其中0为零
阵,B和D可逆,求A
-1
.
例12 计算
n
n b b b a a a D 1
00
10
00102121 =
例13 设:
⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=C B A , BC T =0.
证明:|AA T |=|BB T ||CC T |.
(注:可编辑下载,若有不当之处,请指正,谢谢!)。