行列式性质及其应用

发表时间:2021/3/29   来源:《中国教工》2020年32期   作者:骆旗
[导读] 本文简述行列式的概念与性质,着重介绍如何灵活运用行列式的性质,巧妙而简洁地计算行列式。
        骆旗
        广州工商学院基础教学部               广东  佛山        528138
        摘要:在高等院校的基础课线性代数中,行列式的概念与性质以及计算,在线性代数这门课程中占有非常重要的地位,其中行列式性质是首先必须要掌握的重要理论,因为它是计算行列式的关键,如何灵活运用行列式的性质,巧妙而简洁地计算出行列式的值是学习线性代数的难点之一.本文简述行列式的概念与性质,着重介绍如何灵活运用行列式的性质,巧妙而简洁地计算行列式。
        关键词:行列式性质;线性代数; 行列式的计算
一、行列式的概念

       
        (4)根据定义求阶行列式,显然十分麻烦,但对于低阶(一般)行列式或零元较多的阶行列式,根据定义计算有时还是较方便的。比如上三角形的阶行列式的值就等于主对角线元素的乘积。
        二、行列式的性质
        我们将学习的行列式的性质简单的归纳如下:
        性质1(转置)行列式与它的转置行列式相等,即 .
        注:这个性质告诉我们,行列式的行与列处在相同的地位,即对于行列式的行成立的性质,对行列式的列也成立。这样,下面我们一般只讨论对行列式的行成立的性质
        性质2(零值)( 1) 若行列式中有一行元素全为零(简称为零行),则行列式的值为零;
( 2) 若行列式中有两行对应元素相同,则行列式为零;( 3) 若行列式中有两行对应元素成比例,则行列式为零.
         注:性质2简称为零值性质,它告诉我们,如果行列式有零行,则值为零。如果有两行相同,或成比例,则值为零。
        性质3:(初等变换)( 1)(互换)交换行列式的两行,行列式的值变号;( 2)(提取)行列式某一行的公因子可以提到行列式的外面,即将行列式的某行所有元素都乘以常数k,等于将k乘以该行列式;( 3)(倍加)将行列式某一行的倍数加到另一行上去,行列式的值不变.
        注:因为性质3的互换、提取、倍加三条类似于矩阵的初等变换,所以,我们称之为行列式的初等变换性质。它是计算行列式最常用的性质之一。
        性质4(拆开)若行列式某一行元素都是两数之和,则此行列式就等于两个行列式的和.
        注:行列式按某一行拆开后,往往可以简化计算。一般来说,拆成的两个行列式中,一个计算比较简单,另一个可以找出递推关系。
      
        上述行列式的性质可以简单的这样来记:转置、零值为基本,展开、拆开是办法,初等变换最常见。
        三、行列式性质的应用
        1. 计算行列式的转置、零值法
        我们知道上三角行列式等于主对角线上元素的乘积,利用行列式与转置行列式相等,可得,下三角行列式也等于主对角线上元素的乘积。另外,如果在行列式的计算中,能推出某行(列)为零行(列),或者某两行元素成比例(或者相同),则行列式的值为零。
        2.计算行列式的初等变换法:我们已经熟知上( 下) 三角形行列式的结果,因此,计算行列式时,常利用行列式的性质,尤其是行列式的初等变换这个性质,根据所求行列式的特点, 通常运用(1)选主元(行列式的某一列不为零的元素,最好是1,或者是最小公倍数)、(2)做交换、(3)消元、(4)重复四步,把所给行列式化为上( 下) 三角形行列式,此时主对角线上元素的乘积就是所求行列式的值,这种方法称为“初等变换法”,也称为“化三角形法”.它是计算行列式最常用的一种方法》
        例1. 计算4阶行列式
     
    
        3. 计算行列式的展开、拆开法:
        如果行列式中某行(列)有较多个0元素时,可以按该行(列)中展开行列式,或利用拉普拉斯定理展开。从而得到低一阶的行列式,或更加简单的行列式。此外,将按行展开定理与其它行列式的性质结合起来灵活运用,计算将会变得更加简单。
        根据行列式的结构特点,有时需要把某一行(列)的元素写成两数和的形式,再利用行列式性质将原行列式拆成两个行列式的和,从而,使问题得到简化,以利于计算。
      
        
        如果行列式中有“大片”位置上得元素为零,也即当非零得k阶子式个数较少时,利用拉普拉斯定理,一般情况下,可以较快的降低行列式的阶数,进而容易求得行列式的值。
        例4. 计算5阶行列式
      
        由于篇幅所限,至于其他方面的应用问题,此处不再赘述,大家可参阅相关文献和书籍.
        参考文献;
    [1] 白忠玉.线性代数中行列式性质的讲法[J].数学学习与研究.2019(12)
[2] 吴晓庆.关丰宇.行列式的相关性质与应用[J].数学学习与研究(教研版).2011(3):[3] 代东岩.n阶行列式的计算方法和技巧[J].哈尔滨职业技术学院学报.2008(1)
[4]李乃华、赵芬霞、赵俊英、李景焕.线性代数及其应用:第二版.[M].北京:高等教育出版社2012(2)
       
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