1.2 行列式的性质与计算
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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。