行列式的性质

行列式,出见觉得茫然,细细了解,原来不过如此。行列式在数学中,是一个函数,其定义域为det的矩阵A,取值为一个标量,写作det(A)或 | A | 。无论是在线性代数、多项式理论,还是在微积分学中(比如说换元积分法中),行列式作为基本的数学工具,都有着重要的应用。对于我们普通人来说,如果不是数学领域的专家学者,行列式也仅限于使用在“大学线性代数”。

方阵的行列式是一个数字,这个数字包含了矩阵的大量信息。首先,它立即告诉了我们这个矩阵是否可逆。矩阵的行列式为零的话,矩阵就没有逆矩阵。当A可逆的时候,其逆矩阵A−1的行列式为1/det(A)。行列式可以用来求逆矩阵、计算主元和求解方程组,但是我们很少这样做,因为消元会更快。

性质 1:detI=1,单位矩阵的行列式为 1 ,与之对应的是单位立方体的体积是 1。此处可以使用交叉运算,但是要记住正负号。

性质 2:当两行进行交换的时候行列式改变符号。由这个性质,我们可以很容易得到所有置换矩阵的行列式,置换矩阵都是由单位矩阵演化而来,当有奇数次行交换时,detP=−1;当有偶数次行交换时,detP=1。

记忆法:置换行列式,奇数次与偶数次互为相反数。

性质 3:行列式是单独每一行的线性函数(其它行不变)。

若某一行乘以t,行列式就也乘以t(t可为任意不为0的自然整数)。如果某一行加上另一行,行列式就也相加。

这不意味着2I=2detI,2I是对其中的每一行都乘以 2,因此要乘以2的n次方。



方阵的行列式是一个数字,这个数字包含了矩阵的大量信息。首先,它立即告诉了我们这个矩阵是否可逆。矩阵的行列式为零的话,矩阵就没有逆矩阵。当A可逆的时候,其逆矩阵A−1的行列式为1/det(A)。

行列式可以用来求逆矩阵、计算主元和求解方程组,但是我们很少这样做,因为消元会更快。

对于上述矩阵,如果行列式ad-bc为零的话,我们不能除以零,也就是没有逆矩阵。其主元为a和d−(c/a)b,主元的乘积就是行列式的值。

行列式有三个基本的性质,由这三个性质我们可以计算任意方针的行列式,A的行列式记作det(A)或者|A|。

入图片描述

由这个性质,我们可以很容易得到所有置换矩阵的行列式,置换矩阵都是由单位矩阵演化而来,当有奇数次行交换时,    detP =−1;当有偶数次行交换时, detP=1。

若某一行乘以t,行列式就也乘以t。如果某一行加上另一行,行列式就也相加。

这不意味着2I=2detI,2�是对其中的每一行都乘以 2,因此要乘以2n。

这就像面积或圆敏者体积一样,长方形的长和宽都变为原来的 2 倍的话,面积就会变为 4 倍。

在消元的过程中,行列式不会改变,如果有行交换的话,符号不同,因此有detA=±detU。



性质1、行列式的转置,值不变。即 D^{T}=D。

从定义出发,行列式是不同行不同列元素的乘积。从排列组合上讲,行列式的组合是有限的,转置之前和转置之后,组合种类完全相同。而逆序数,从定义出发来看,和行列的逆序都有关,在转置的过程中,行变成列、列变成行,对于逆序数实际上是不变的。所以行列式转置,它的展开式不变。证明略。

性质2、两行互换,值变号。

(定义法)证明:

对于任意的Det D,进行展开后,若按照列展开,符号等于 ()(−1)t。

交换两行,按照行(从上到下)展开,实际上就交换了这两行里面的这两个数的位置。

交换两个数的位置,逆序数奇偶性改变。所以t改变,所以符号改变。

性质3、如图对于展开后的每一项,交换前后,都交换了这两行的数字。(abcdef变成了afcdeb)

推论:两行相等的两个行列式,D=0。

证明:交换行列式相等的这两行,得到D=-D,所以D=0。

性质4:某一行都乘以k,等于用k乘以D。

对于det D,某行同时除以k,可以发现展开式,每一项都会乘以这一行的某一个数,也就是说,展开后可以提取一个k。

性质5:两行对应成比例,D=0。

证明:提取比例值后,会发现两行相等。

推论:某一行全为0,D=0。

证明:展开后,每一项都有0,所以D=0。

性质6: 某行等于两数之和,等于这一行分开后的两个行列式之和。

证明:展开式可以发现任意一项 ()(−1)t×a11a12…a1n ,将a拆分为(i+j),

得到 ()()()(−1)t×a11a12…(i+j)…a1n=(−1)t×a11a12…i…a1n+(−1)t×a11a12…j…a1n。

我们发现,如果某一行全都是两个数的形式,可以变成两个全新的行列式,该行列式是原本的行列式用i和j分别替换后形成的。

性质7:det A某行乘以一个数,加到另一行上,行列式保持不变。



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