常见的几种计算行列式的方法
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2015年12月吕梁教育学院学报Dec. 2015
Vol. 32 NO.4 (Sum. No.94) 第32卷第4期(总第94期)Journal of Lvliang Educatìon Institute
【教学改革】
常见的几种计算行列式的方法刘永艳(吕梁学院离石师范分校,山西吕梁。33∞0)
摘要:行列式是高等代数中的-个重要内窑,掌握行列式的计算方法和技巧是重点也是难点学生在学习行列式时,具体到某-题往往难于下手本文通过例题的形式列举几种基本的计算方法,希望对以后的学习有所启发关键词:行列式;计算;方法中图分类号:G633.6文献标识码:A文章编号:1672 -2086 (2015)04-∞66 -06
行列式是高等代数中的-个基本内窑,它产生于解线性方程组的过程之中行列式不仅是讨论线性方程组理论的有力工具,也是研究向量矩阵二次型等的重要工具之-,而且在科技领域中也有着广泛的应用,由此可见行列式的重要性对于行列式,最重要的是掌握它的计算方法,而行列式的计算方法很多,综合性强,学生很难掌握,这-直是学生头疼的地方下面列举具体例子给出常用的几种计算方法1.定义法应用行列式的定义计算行列式的方法称为定义法此法适用于含零元素较多的行列式值得注意的是,在应用定义法求非零乘积项时,不-定从第-行开始,应选择非零元素最少的哪-行开始曹h计算行列式:
。。• • • 。。。。• • •
2
。。
. . . . . . . . . .
d =
. . . . .
。n -2 • • • 。。。n -1
。• • • 。。。
o 0…o 0 n
解:根据行列式的定义,真项的-舰形式为:句。1
收稿日期:2015-05-10
显然,仅当-.,., _ 1 ,;_ -.,.,
_.,
:h ...a仇JI= n -l' h = n -L.…Jn叶=
l' in = n时,对应的项才不为零,故有
d = (_
1)
T [n-I)(n-z)…22Jα''n-Iαhd·--
( _ 1) (n-z) +
(n-3)φ... +2+1伞。1.2"'(n-1)'n=
(-1) ~且二号4n!除了极少量的行列式用定义可以比较窑易算出外,大多数行列式的计算十分繁琐,要结合行列式的性质,根据行列式不同的特点采用不同的方法2,化三角形法将原行列式化为上(下)三角形行列式或对角形行列式来计算其值的-种方法称为化三角形法官也是计算行列式的基本方法之-曹h计算行列式:
X1 -al
X2 X3 , , , X
n
XI X2 -α2 X3 , , , Xn
d = I
X1
X2 X3 -α3 , , , X
n
I(其
. . . . . . . . . . . .
X1
X2 X
3
, , ,
Z冉an
中α 亨止。)& 解:先将第-行乘-1后侬次加到其余备行,再
从第J歹IJ提出向(i= l' 2' ,.., n) ,便得:
作者简介:刘永艳(1982-) ,女,山西l脑县人,吕梁学院离石师范分校教师。66 • • •
X,.
。。-α 8 X" a" 。。b 0…o 0 αb…o 0 (-1)川、|;::;|=旷+(_ 1) ,,+1 b" o 0…b 0 o 0…a b 4.升阶法(加边法)在原行列式中增加一行-91J再求其值,这种计算行列式的方法称为升阶法。这种方法要求:(1 ) 保持原行列式的值不变;(2)新行列式的值窑易计算此法适用于除对角元素(或次对角元素)外,其余元素相同就成比例的行列式相tl4计算下列行列式:X1 -α1 Xz X3 α1 -(tz 。d α1 。-~
. . . . . . . . .
(tl
。。
X1 Xz
X
3
al az a3 。a.a…。.......2 UlI:‘且。
• • • • • •
• • •
•••
• • •
• • •
100…-1 将后面的备列都加到第一列上,得:
c1 =α1α2…αn
,事X Xz X3 三.::!...-1
(Lz ~ i .1αi 。。。。α1 + b, αg • • • a,. X '‘ (1) c1 = (/'I U'I + V., ••• 2E VZ α ,. • • • α n
。叫az…叭+扎
(b, bz…b"拦。)。l+zi 勾引(2) d = I x1Xz 1+过. . . . . . •• • Z地X1
。。。• • • znz2 ( 1)川|ι1
-J' ". . alα2…a"
1 Y
.:..:..!... -1
ZTαt 3.降阶法(接行(或列)展开法)
行列式接一行(或一列)展开,将级数较高的行列式转化为级敏较低的行列式来求其值的方法称为降价法这是计算行列式的又-基本方法此法仅当行列式中某一行或某一列含有较多的零时,它才能发挥真正的作用例3计算行列式:αb 0…o 0 0αb…o 0 ... Z1Zn ZZZn…l+z: 解:( 1 )将d升阶成以下几+1级行列式:(tl α'2 αg • • • a,、0α1 + b, • • • a,、d = 10 al αz+bz 毡,富
o alα2…叭+b
,. 先第一行乘-1后分别加到其余各行,再从第J
列乘古今=川,川1)加到第-列,得nu
-
,d
。α…o 。
α1 az α n
。。。• • • "
b 。。•• •
。
解:接第-列展开,得:
" b •••
。a • •• c1 = (-1)1+1(,,1 : . . . . . . 。。• • • 。。• • • b -l b10…o d = -1 0 b2…01= " ... 。。α1α" 。。|1
I +一+…+一
0'1
az • • •
a
,
‘ bIbn
+ 。b, 。• • • 。
G b 。。bz • • • 。。。,
-1 0 0…b饱
o 0 0…
b
,.
67 b. b,…b_ (1 +生+…+生)E4nbIbn (2)将d升阶成以下几+1银行列式:
。... 。。
ZII+z:1211 ... XnX.
d = IX2 1+z; XßX2
X.X
lA<2
... . ..
Xn,
x1x
n 句耳,
… ] +
X2
先从第-列乘-X.加到第二列,第-列乘-X2
加到第三列,...,第-列乘-凡加到第几+1列,然后第i行乘耳,E(i=2'3,...,几+1 )加到第-行,得
-X. -12 -Zn
X. 。。
...
... 。
。d = I
X2 ... . .. . ..
Xn
0 0…1
I+d+…+过。0…0 0…。X.
Xz 0 1…01= ... ••• ..
.
凡o0…l ] +耳?+…+Z2
5.拆项法(分拆法)
将-个行列式拆为两个或多个行列式之和来计算其值,此法称为拆项法例5计算行列式:
Ea叮,缸凡-『"Hn t』句,"句J---n几n句3叮,缸
''
句,"
3'
z
-azz = -d
z ... 2 z
X
X X X…x 1
解:先从第二行开始,每行都乘-1加到上-
行,再把最后-列的每个元索着成两项之和,将所得行列式拆成两个行列式相加,得
] -X] 1 o ]-;t: 1
1 • • • lll
1 • • •
d = 。。1 -x
。。0…] -X 1 Z 1 Z X
... X 68
] -x • • . l nun
unυ
0
0 1 -
X
• • •
1
。] -X
+ ... . ..
• ••
. ..
。。。1 -X 。
x X ] -x
...
Z z
] -x ] ...
0 0 ] -x
I • • •
。1 -x…] 1 ... . ..
。。0…1 -X 1
z ... Z x z z
将第一个行列式按最后一列展开,将第二个行
列式最后一列乘以-1加到其余备列,再接最后行展开,得
-x 0 0…o ]
-1 -X 0…o 1 d=(l-J n+|-1 -1 -X 。
... • •• ... . ..
.
..
-1 -'1 -1…-X 1 o 0 0…o x
(] _ X) ß + (_ 1 ) n+、(-JPI-
(_ ]) ß ß] 6.递推法 将给定的-个n级行列式变成具有相同结构的n -1级(或更低级)的行列式,从中找出递推关系, 然后由递推关系式求得所给几银行列式的值,这种方法称为递推法例6计算行列式: X. " y…y y Z x2 r… r r Dn= z ZZ3... 7 7 ... . .. . . . z …M ""1)_1 r z z z ... Z ,事z z z 解:把最后-列的每个元索着成两项之和,再将所得行列式拆成两个行列式相加,然后将第-个行列式最后一行乘-]依次加到其余各行,第二个行列式按最后一列展开,得