工程数学教案行列式的性质与计算

教案头教学详案一、回顾导入（20分钟）——在中学里，通过代入消元法和加减消元法求解二元、三元一产供销线性方程组。

例如方程组⎩⎨⎧=+=+22221211212111b x a x a b x a x a 中，未知量1x 、2x 的系数可以用以下的记号来表示：22211211a a a a ，从而引入新课。

二、主要教学过程（60分钟，其中学生练习20分钟）一、二阶与三阶行列式1. 二阶行列式定义 由四个数排成二行二列（横排称行、竖排称列）的数表)1(,22211211a a a a表达式21122211a a a a -称为数表(1)所确定的二阶行列式，并记作)2(,22211211a a a a即2112221122211211a a a a a a a a D -==计算方法 对角线法则2112221122211211a a a a a a a D -==。

2. 三阶行列式定义 由九个数排成三行三列的数表)3(,333231232221121211a a a a a a a a a表达式(4)称为由(3)所确定的三阶行列式，并记作)3(.333231232221121211a a a a a a a a a即计算方法 1）对角线法则2）沙路法二、全排列及其逆序数定义 把n 个不同的元素排成一列，叫做这n 个元素的全排列（也简称为排列）。

定义 对n 个不同的元素，先规定各元素之间有一个标准次序，于是在这n 个元素的任一全排列中，当某两个元素的先后次序与标准次序不同时，就说有一个逆序。

定义 一个排列中的所有逆序的总数叫做这个排列的逆序数。

定义 若一个排列中的所有元素按标准次序排列，则称之为标准排列（自然排列）。

定义 逆序数为奇数的排列叫做奇排列，逆序数为偶数的排列叫做偶排列。

三、 n 阶行列式的定义定义 由2n 个数组成的n 阶行列式等于所有取自不同行不同列的n 个元素的乘积的代数和∑-nnp p p t a a a 2121)1(。

§1.2 行列式的性质与计算行列式是线性代数中的基本概念之一，它是一种特殊的方阵，由一个方阵中的所有元素按照一定规则构成。

行列式具有一些重要的性质和计算方法，以下是关于行列式的性质与计算的介绍。

一、行列式的性质1.行列式的行和列具有相同的独立性。

即对于一个n阶行列式，它的行和列都是n个独立的元素，可以独立进行变换，而不影响其他元素的位置。

2.行列式的行和列具有相同的代数余子式。

即对于一个n阶行列式，它的行代数余子式和列代数余子式都是n阶行列式，可以通过伴随矩阵的方式求得。

3.行列式的行和列具有相同的转置矩阵。

即对于一个n阶行列式，它的行转置矩阵和列转置矩阵都是n阶矩阵，可以通过转置矩阵的方式求得。

4.行列式的行和列具有相同的逆矩阵。

即对于一个n阶行列式，它的行逆矩阵和列逆矩阵都是n阶矩阵，可以通过逆矩阵的方式求得。

5.行列式的行和列具有相同的特征值。

即对于一个n阶行列式，它的行特征值和列特征值都是n个独立的特征值，可以通过特征多项式的方式求得。

二、行列式的计算1.按照定义计算。

行列式的定义是一个由方阵中的元素按照一定规则构成的多项式，可以按照定义直接计算。

2.化简计算。

行列式中的元素可以进行化简和约分，使得计算更加简便。

3.公式计算。

行列式有一些常用的公式，可以通过这些公式进行计算。

4.软件计算。

现在有很多数学软件可以用来计算行列式，例如MATLAB、Mathematica等等。

三、特殊行列式的计算1.二阶行列式的计算。

二阶行列式只有两个元素，可以通过交叉相乘的方式计算。

2.三阶行列式的计算。

三阶行列式有六个元素，可以按照展开式的公式进行计算，也可以通过软件计算。

3.n阶行列式的计算。

对于n阶行列式，可以使用Laplace展开式进行计算，也可以使用软件进行计算。

四、行列式的应用1.在解线性方程组中的应用。

通过求解线性方程组的系数矩阵和常数向量，可以得到方程组的解。

而系数矩阵就是一个n阶行列式，因此行列式在解线性方程组中有着重要的应用。

线性代数行列式的性质与计算线性代数中的行列式是一种非常重要的数学工具，它在各个领域的数学和物理问题中都具有广泛的应用和重要性。

行列式是一个数，它与矩阵的元素有关，在许多情况下可以通过一些算法进行计算。

一、行列式的性质1.行列式有可加性：若A为n阶方阵，有两列完全相同，则行列式的值为0；若A为n阶方阵，交换两列，行列式的值变号。

2.行列式有因子约束：若A的其中一行或其中一列的元素是两个数之和，则A的行列式等于这两个数的和的行列式之和。

3.行列式有数乘的性质：若将A的其中一行或其中一列的元素都乘以k，则A的行列式等于k乘以这个行列式。

4.行列式对其中一行与另一行的代换变号，对其中一列与另一列的代换变号，换行、换列对行列式无影响。

5.方阵A与其转置矩阵A'行列式相等，即，A，=，A'。

6.若A为可逆的方阵，则，A，≠0；若A的其中一行全为0，则，A，=0。

二、行列式的计算1.二阶行列式的计算：设A为二阶方阵。

2.三阶行列式的计算：设A为三阶方阵a11a12a1A=，a21a22a23a31a32a33.高阶行列式的计算：a)拉普拉斯展开法：以行或列为基准进行展开，逐步减小行列式的阶数，直至计算到二阶行列式。

b)三角形矩阵法：若A为上（下）三角矩阵，则A的行列式等于对角元素的乘积。

c)伴随矩阵法：设A为n阶方阵，A的伴随矩阵的转置矩阵为A*，则，A，=，A*，=A*A^-1d)特征值法：设A的特征值为λ1,λ2,…,λn，则，A，=λ1λ2…λn.e)克拉默法则：若Ax=b为线性方程组，其中A为n阶方阵，且，A，≠0，则方程组有唯一解x=A^-1b.总之，行列式作为一种数学工具，在线性代数中具有重要的地位和作用。

它不仅可以帮助我们判断矩阵的可逆性，还可以求解线性方程组、计算矩阵的秩、判断矩阵的相似性等。

行列式的性质和计算方法可以帮助我们更好地理解和应用线性代数的相关知识。

《高职工科应用数学》教案41行列式概念教学目标：1.了解行列式的概念和特点；2.掌握行列式的计算方法；3.能够应用行列式解决实际问题。

教学重点：1.行列式的定义和性质；2.行列式的计算方法。

教学难点：1.理解行列式的几何意义；2.理解行列式的代数意义。

教学方法：1.讲授法；2.案例分析法；3.综合训练法。

教学准备：1.教学课件；2.板书工具；3.教学实例。

教学过程：一、导入新知1.引入问题：在生活和工作中，我们经常会遇到一些关于平面和空间的问题，例如计算面积、体积等。

那么，如何计算一个平面或一个空间的面积或体积呢？2.学生思考一分钟，回答问题。

3.寻求新知：行列式概念的引入。

-空间的面积和体积是由向量决定的，而向量可以用行列式来描述。

-将平面上的两个向量和空间中的三个向量组成的行列式称为行列式。

二、学习新知1.行列式的定义-对于一个2×2的行列式，可以表示为：D=，ab。

c-对于一个3×3的行列式，可以表示为：D=，abc。

defghi-对于一个n×n的行列式，可以表示为：D=，a11a12…a1n。

a21a22 (2)……an1 an2 … ann2.行列式的计算方法-按列展开法：以第一列为例，将第一列的元素与对角线上的元素相乘，再将结果相加。

-按行展开法：以第一行为例，将第一行的元素与对角线上的元素相乘，再将结果相加。

-递推公式法：对于一个n×n的行列式，可以通过不断缩小行列式的规模，从而计算出结果。

3.行列式的性质-行列式的值与行和列的排列有关，换行或换列会改变行列式的符号。

-行列式的其中一行（列）的元素与另一行（列）对应位置的元素交换位置，行列式的值不变。

-如果行列式的其中一行（列）的元素全为0，那么行列式的值为0。

三、拓展应用1.行列式的代数意义-行列式可以表示线性方程组的解的情况，当行列式的值为零时，线性方程组无解。

-行列式可以表示平行四边形的面积，即平行四边形的面积等于它对角线上的元素的行列式的值。

行列式的性质及求解方法行列式是线性代数中的一个重要概念，具有广泛的应用领域，例如矩阵求逆、线性方程组的解法、空间向量的叉积等。

在本文中，我们将探讨行列式的性质及其求解方法。

一、行列式的定义及性质1.1 行列式的定义对于一个$n$阶方阵$A=[a_{ij}]$，定义它的行列式为：$$\begin{vmatrix}a_{11} & a_{12} & \cdots & a_{1n} \\a_{21} & a_{22} & \cdots & a_{2n} \\\vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\a_{n1} & a_{n2} & \cdots & a_{nn}\\\end{vmatrix}=\sum_{\sigma \in S_n}(-1)^{\mathrm{sgn}(\sigma)}a_{1\sigma(1)}a_{2\sigma(2)}\cdotsa_{n\sigma(n)}$$其中，$\sigma$是$n$个元素的全排列，$S_n$表示$n$个元素的置换群，$\mathrm{sgn}(\sigma)$表示$\sigma$的符号，即$(-1)^k$，其中$k$为$\sigma$的逆序数。

1.2 行列式的性质- 行列式的值不变性行列式的值只与矩阵的元素有关，而与矩阵的行列变换或线性组合无关。

- 互换矩阵的两行或两列，行列式变号将矩阵的两行（列）互换，则该行列式的值取相反数。

- 矩阵的某一行（列）乘以一个数$k$，行列式的值乘以$k$将矩阵的某一行（列）乘以一个数$k$，则该行列式的值乘以$k$。

- 矩阵的某一行（列）加上另一行（列）的k倍，行列式不变将矩阵的某一行（列）加上另一行（列）的k倍，行列式的值不变。

- 方阵的行列式等于其转置矩阵的行列式$$\begin{vmatrix}a_{11} & a_{12} & \cdots & a_{1n} \\a_{21} & a_{22} & \cdots & a_{2n} \\\vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\a_{n1} & a_{n2} & \cdots & a_{nn}\\\end{vmatrix}=\begin{vmatrix}a_{11} & a_{21} & \cdots & a_{n1} \\a_{12} & a_{22} & \cdots & a_{n2} \\\vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\a_{1n} & a_{2n} & \cdots & a_{nn}\\\end{vmatrix}$$二、行列式的求解方法2.1 按定义计算法按照上述定义，计算行列式涉及到全排列的遍历与逆序数的计算，这种方法虽然理论上可行，但计算量较大，不适用于较大的矩阵。

行列式的教案教案标题：探索行列式的概念和性质一、教学目标：1. 理解行列式的概念和基本性质2. 掌握计算2阶和3阶行列式的方法3. 能够应用行列式解决实际问题二、教学重点和难点：1. 行列式的定义和性质2. 行列式的计算方法3. 实际问题的行列式应用三、教学准备：1. 教材：包括行列式的定义、性质和计算方法的相关知识点2. 教学工具：黑板、彩色粉笔、投影仪3. 教学素材：包括行列式的相关例题和实际问题四、教学过程：1. 导入：通过引入一个实际问题，引出行列式的概念和应用背景2. 概念讲解：介绍行列式的定义、性质和基本概念，引导学生理解行列式的含义和作用3. 计算方法：详细讲解2阶和3阶行列式的计算方法，并通过示例演示4. 实际问题：结合实际问题，演示如何应用行列式解决实际情况5. 练习与讲评：布置相关练习题，让学生进行练习，并及时进行讲评和指导6. 拓展：介绍更高阶行列式的计算方法和应用，拓展学生的知识面五、教学方法：1. 启发式教学法：通过引入实际问题，激发学生的学习兴趣2. 演示法：通过示例演示行列式的计算方法，帮助学生理解3. 问题导向法：引导学生通过解决实际问题，掌握行列式的应用技巧六、教学评估：1. 课堂练习：通过课堂练习和讲评，检验学生对行列式概念和计算方法的掌握程度2. 实际问题解决能力：通过实际问题的解决过程，评估学生的应用能力和思维能力七、教学反思：1. 教学方法：根据学生的反馈和表现，及时调整教学方法，提高教学效果2. 教学内容：根据学生的学习情况，进行教学内容的调整和优化，确保教学目标的实现以上教案是围绕行列式的概念和性质展开的，通过引入实际问题和具体计算方法，帮助学生理解和掌握行列式的相关知识，同时注重实际问题的应用，培养学生的解决问题能力和思维能力。

矩阵的行列式行列式的定义性质与计算方法矩阵是线性代数中的一个重要概念，它广泛应用于数学、物理、计算机科学等领域。

矩阵的行列式是矩阵理论中的一个重要概念，它具有定义性质与计算方法，对于矩阵的性质和运算具有重要的指导作用。

一、行列式的定义对于一个n阶方阵A = [aij]，其中aij表示矩阵A的第i行第j列的元素，那么行列式的定义如下：det(A) = Σ(±a1j A1j)，其中±表示正负号，A1j表示aij划去第i行第j列后的(n-1)阶行列式。

二、行列式的性质1. 如果矩阵A的某一行（列）全为零，则行列式det(A) = 0。

2. 交换矩阵A的两行（列）的位置，行列式det(A)的值不变。

3. 如果矩阵A的某一行（列）所有元素都乘以k倍（k为常数），则行列式det(A)乘以k。

4. 如果矩阵A的某一行（列）元素表示为两个数之和，例如aij =bij + cij，则行列式可以分解为两个行列式之和，即det(A) = det(A') +det(A")。

5. 如果矩阵A的两行（列）元素一一对应相等，行列式det(A) = 0。

三、行列式的计算方法1. 二阶和三阶行列式的计算特别简单，可以直接应用定义进行计算。

2. 对于n阶行列式，可以通过展开行列式的方法来进行计算。

例如，对于行列式det(A) = a1j A1j + a2j A2j + ... + anj Anj，其中aij是A的第i行第j列的元素，A1j是(aij划去第i行第j列后的n-1)阶行列式。

可以选择任意一行或一列展开，然后在展开的基础上继续展开剩余的(n-1)阶行列式，直到得到二阶行列式进行计算。

3. 利用行列式的性质，可以通过递推的方法来计算较大阶数的行列式。

例如，使用行列式的性质进行行列变换，将矩阵转化为上（下）三角阵，此时行列式即为对角线上元素的乘积。

4. 利用行列式的性质，可以通过化简的方法来计算较大阶数的行列式。

行列式计算教学设计介绍本教学设计旨在帮助学生理解和掌握行列式的计算方法。

通过合理的教学安排和教学策略，学生将能够正确地计算行列式并应用它们解决实际问题。

教学目标- 理解行列式的概念和性质- 掌握行列式的计算方法- 能够应用行列式解决实际问题- 培养学生的逻辑思维和问题解决能力教学内容1. 行列式的定义和基本性质2. 行列式的计算方法3. 行列式的性质与应用4. 利用行列式解决线性方程组教学步骤1. 介绍行列式的定义和基本性质，通过示例说明行列式的概念和特点。

2. 讲解行列式的计算方法，包括按行展开和按列展开两种方法。

通过实例演示和练，让学生掌握计算行列式的步骤和技巧。

3. 引导学生在解决实际问题时应用行列式，如求解二元线性方程组、计算面积和体积等。

通过实例讲解和练，培养学生的应用能力。

4. 强化学生对行列式性质的理解和应用，如行列式的性质与矩阵运算的关系、行列式的性质与方程解的关系等。

通过实例演示和思考题让学生深入理解。

5. 针对行列式的应用领域，如数学、物理、工程等，引导学生探索更多实际问题，并鼓励他们用行列式解决这些问题。

6. 总结教学内容，让学生回顾和巩固所学知识。

教学评估1. 练题和作业：布置相关练题和作业，检验学生对行列式的计算和应用能力。

2. 课堂参与和回答问题：观察学生在课堂上的参与度和回答问题的准确性与深度，评估他们的理解和掌握程度。

3. 实际问题解决能力：观察学生在实际问题中是否能够灵活运用行列式进行解决，评估他们的应用能力。

教学资源1. 教材：使用相关教材中的行列式章节作为主要教学内容的依据。

2. 练题和作业：提供相关的练题和作业，帮助学生巩固所学知识。

3. 计算工具：提供计算器或电脑软件，帮助学生进行行列式的计算。

参考资料1. 高等数学教材2. 行列式相关的数学书籍和资料教学设计仅供参考，具体实施过程可根据学生的实际情况和教学环境进行调整和优化。

祝您教学成功！。