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线性代数·1 行列式

考纲内容

  1. 行列式的概念和基本性质
  2. 行列式按行(列)展开定理

一、几种特别的行列式

1. 上/下三角形行列式

D=|a11a21a22an1an2ann|=a11a22ann

2. 对角行列式

Λ=|λ1λ2λn|=λ1λ2λn

3. 副对角线行列式

D=|0a1nan10|=(1)n(n1)2a1na2,n1an1

4. 范德蒙行列式

Dn=|111x1x2xnx1n1x2n1xnn1|=ni>j1(xixj)

二、行列式的性质

考纲摘要:了解行列式的概念,掌握行列式的性质

性质 1:行列式与它的转置行列式相等,即 D=DT

D=|a11a12a1na21a22a2nan1an2ann|,DT=|a11a21an1a12a22an2a1na2nann|

其中 DT 称作转置行列式。这条性质说明:凡是对行成立的性质,对列同样成立

性质 2:对换行列式的两行(列),行列式变号。

性质 3:如果行列式有两行(列)完全相同或成比例,则行列式为 0。

性质 4:行列式的某一行(列)的所有元素都乘以同一个数 k,等于行列式乘以 k

|kai1kai2kain|=k|ai1ai2ain|

注意

提公因子是**按行(列)**提的,因此 |kA|=kn|A|n 阶方阵有 n 行), 而不是 k|A|。这是最高频的失分点之一。

性质 5:若某一行(列)的元素都是两数之和,则该行列式可以拆成两个行列式之和。

|a11a12a1nai1+ai1ai2+ai2ain+ainan1an2ann|=|a11a12a1nai1ai2ainan1an2ann|+|a11a12a1nai1ai2ainan1an2ann|

只有**一行(列)**是两数之和时才能这样拆,多行同时拆会得到 2k 个行列式。

性质 6:把行列式的某一行(列)乘以 k 后加到另一行(列)上,行列式的值不变。这是化上三角计算行列式的理论依据。

三、行列式按行/列展开

考纲摘要:会应用行列式的性质和行列式按行(列)展开定理计算行列式

n 阶行列式中,把 (i,j)aij 所在的第 i 行和第 j 列划去后,留下的 n-1 阶行列式叫做 aij余子式,记作 Mij,而 Aij=(1)i+jMij 称作代数余子式

行列式的值等于任一行/列各元素与其代数余子式的乘积的和,即:

D=j=1naijAij,i=1,2,,n

这就是行列式的按行(列)展开定理

与之配套的还有一条异乘变零定理:某一行(列)的元素与**另一行(列)**对应元素的代数余子式乘积之和为零。

k=1naikAjk=0(ij)

两式合起来可写成 k=1naikAjk=Dδij,这正是 AA=|A|E 的来源。

高频考法

题目若给出「求 A11+A12++A1n」这类代数余子式的线性组合, 标准做法是把原行列式对应行替换成组合系数,再算这个新行列式的值。

四、克拉默 (Cramer) 法则

若含有 n 个变量的 n 个线性方程组的系数行列式 D0,则方程组有唯一解:

x1=D1D,x2=D2D,,xn=DnD

其中 Dj 是用方程组右端的常数项列替换 D 中第 j 列得到的行列式。

  • 推论:若齐次线性方程组的系数行列式 D0,则方程组只有零解;若方程组有非零解,则必有 D=0

核心公式速查

|kA|=kn|A|(A 为 n 阶方阵)|AB|=|A||B|,|A1|=|A|1,|A|=|A|n1,|AT|=|A|

易错辨析

易错表述正确理解
|kA|=k|A|❌ 应为 kn|A|n 为阶数
|A+B|=|A|+|B|❌ 行列式对加法不可拆,只有单行是两数之和时才可拆
AB=OA=OB=O❌ 矩阵乘积为零不能推出因子为零
A2=AA=EA=O❌ 幂等矩阵有很多种
r(A+B)=r(A)+r(B)❌ 只有 r(A+B)r(A)+r(B)

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