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李宏毅线性代数笔记3:行列式det

2024-05-28 01:25| 来源: 网络整理| 查看: 265

0 克莱姆法则

 1 N元排列 1.1 顺序和逆序

一个排列中:小的在前,大的在后——这一对数组成一个顺序;

反之则为逆序

1.2 逆序数

一个排列中逆序的个数,称之为数

1.3 奇排列与偶排列

逆序数为奇数的排列——奇排列

逆序数为奇数的排列——偶排列

1.4 对换和对换的性质

对换:将排列中的两个数对换位置

性质1:对换改变排列的奇偶性

性质2:任意n元排列和排列12345…n可以经过一系列对换互相转化,而且所作对换的次数和这个n元排列有着相同的奇偶性

2 N阶行列式 2.1 N阶行列式的完全展开式

三阶行列式:从左上到右下的乘积之和,减去另一个方向的乘积之

n阶行列式

是n!项的代数和,其中每一项都是位于不同列不同行的n个元素的乘积,把这n个元素按照行指标排成自然序排好位置,当列指标所成排列是偶排列的时候,该项带正号,否则带负号,即:

 2.2 N阶上三角行列式

行列式的值等于它的主对角线上n个元素的乘积

2.3 行列式的性质

性质1:行和列互换,行列式值不变,也就是一个矩阵的行列式和这个矩阵的转置的行列式值是一样的(即det(A^T)=det(A))

性质2:行列式一行/一列的公因子可以提取出来

 

性质3:两行互换,行列式反号

性质4:两行相同(成比例),行列式值为0

        证明:相同的两行互换就可以了,那么就是自己=自己的相反数

性质5:把一行的倍数加到另一行上,行列式的值不变

性质6:单位矩阵的行列式为1

 性质7:某一行的公共倍数可以提出来

 性质8:行列式非零矩阵可逆

 性质9:det(AB)=det(A)det(B)

2.4 行列式按照一行/一列展开 2.4.1 余子式和代数余子式

n阶行列式中,划去第i行和第j列,剩下的元素按照原来的次序组成的n-1列行列式称为(i,j)元的余子式,记作Mij

令Aij=(-1)^(i+j)Mij——代数余子式

2.4.2 代数余子式的性质

n阶行列式的值等于它的第i行(列)元素和其代数余子式的乘积之和

n阶行列式的第i行元素和第k行(k≠i)相应元素的代数余子式的乘积之和等于0

2.5 行列式按照k行(列)展开 2.5.1 余子式和代数余子式

n阶行列式中任意选定k行k列,位于这些行和列(第i1,i2,…..ik行;第j1,j2,j3,…..jk列)的交叉处的k^2个元素按照原来的排法组成k阶行列式,这称为|A|的一个子式

划去这些行,这些列,剩下的元素组成的n-k阶行列式——余子式

(-1)^(i1+i2+……+ik+j1+j2+……+jk) *余子式——代数余子式

2.5.2 拉普拉斯定理

在n阶行列式|A|中,取定k行:(i1,i2,……ik),这k行元素形成的所有k阶子式和他们自己的代数余子式的乘积之和等于|A|(列一样)

2.6 求解行列式(举例)

 3 范德蒙行列式(vandermonde)

4 克莱姆法则

我们令N元线性方程组的系数矩阵为A,增广矩阵为A‘

A和A'经过变换后,变成阶梯矩阵A,A'

n个方程的n元线性方程组,如果他的系数行列式|A|≠0,那么它有唯一解;如果它的系数行列式|A|=0.那么它无解或者有无穷多解

其中Bj为

通过克莱姆法则,我们有如下性质:

n个方程的n元齐次线性方程组只有零解的充要条件式它的系数行列式不为0。

n个方程的n元齐次线性方程组有非零解的充要条件是它的行列式为0

5 行列式的几何意义:

行列式\begin{vmatrix} a & b\\ c & d \end{vmatrix}是向量(a,b)和向量(c,d)张成的平行四边形的面积

两阶行列式的绝对值:两个向量张成的平行四边形的面积

三阶行列式的绝对值:三个向量章程的平行四面体的体积



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