线性代数第一章行列式课件.ppt
《线性代数第一章行列式课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《线性代数第一章行列式课件.ppt(109页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、线性代数第一章行列式现在学习的是第1页,共109页现在学习的是第2页,共109页同济大学数学系同济大学数学系.线性代数线性代数M.第第六版六版.北京:高等教育出版社,北京:高等教育出版社,2014.现在学习的是第3页,共109页课程简介:课程简介:“线性代数线性代数”是一门本科阶段必修的主干课程,课程内容主要是一门本科阶段必修的主干课程,课程内容主要包括矩阵和向量的基本理论、基本方法及它们在解方程组中的应包括矩阵和向量的基本理论、基本方法及它们在解方程组中的应用。用。通过本课程的学习,一方面使学生比较系统的理解线性代数的基通过本课程的学习,一方面使学生比较系统的理解线性代数的基本概念和基本理论
2、,掌握基本方法,为今后的专业学习打下良好的数本概念和基本理论,掌握基本方法,为今后的专业学习打下良好的数学基础。另一方面培养学生抽象思维能力、空间想象能力、综合运用学基础。另一方面培养学生抽象思维能力、空间想象能力、综合运用所学的知识来分析和解决实际问题的能力。所学的知识来分析和解决实际问题的能力。现在学习的是第4页,共109页现在学习的是第5页,共109页第一章第一章行列式行列式n内容提要内容提要1 二二阶与三与三阶行列式行列式2 全排列和全排列和对换3 n 阶行列式的定行列式的定义4 行列式的性行列式的性质5 行列式按行(列)展开行列式按行(列)展开 行列式的概念行列式的概念.行列式的行列
3、式的计算算.现在学习的是第6页,共109页在以往的学在以往的学习中,我中,我们接触接触过二元、二元、三元等三元等简单的的线性方程性方程组.但是,从但是,从许多多实践或理践或理论问题里里导出的出的线性方程性方程组常常含有相当多的常常含有相当多的未知量,并且未知量的个数与方程未知量,并且未知量的个数与方程的个数也不一定相等的个数也不一定相等.现在学习的是第7页,共109页我我们先先讨论未知量的个数与方程的个数未知量的个数与方程的个数相等的特殊情形相等的特殊情形.在在讨论这一一类线性方程性方程组时,我,我们引引入行列式入行列式这个个计算工具算工具.现在学习的是第8页,共109页1 二二阶与三与三阶行
4、列式行列式我我们从最从最简单的二元的二元线性方程性方程组出出发,探,探求其求解公式,并求其求解公式,并设法化法化简此公式此公式.现在学习的是第9页,共109页一、二元一、二元线性方程性方程组与二与二阶行列式行列式二元二元线性方程性方程组 由消元法,得由消元法,得当当时,该方程方程组有唯一解有唯一解 现在学习的是第10页,共109页求解公式求解公式为二元二元线性方程性方程组 请观察,此公式有何特点?察,此公式有何特点?分母相同,由方程分母相同,由方程组的四个系数确定的四个系数确定.分子、分母都是四个数分成两分子、分母都是四个数分成两对相乘再相乘再 相减而得相减而得.现在学习的是第11页,共109
5、页其求解公式其求解公式为二元二元线性方程性方程组 我我们引引进新的符号来表示新的符号来表示“四个数分四个数分成两成两对相乘再相减相乘再相减”.记号号 数表数表 表达式表达式称称为由由该数表所确定的数表所确定的二二阶行列式行列式,即,即其中,其中,称称为元素元素.i 为行行标,表明元素位于第,表明元素位于第i 行;行;j 为列列标,表明元素位于第,表明元素位于第j 列列.原原则:横行:横行竖列列现在学习的是第12页,共109页二二阶行列式的行列式的计算算 主主对角角线 副副对角角线 即:主即:主对角角线上两元素之上两元素之积副副对角角线上两元素之上两元素之积 对角角线法法则 现在学习的是第13页
6、,共109页二元二元线性方程性方程组 若令若令(方程方程组的系数行列式的系数行列式)则上述二元上述二元线性方程性方程组的解可表示的解可表示为现在学习的是第14页,共109页例例1 求解二元求解二元线性方程性方程组解解 因因为 所以所以 现在学习的是第15页,共109页二、三二、三阶行列式行列式定定义 设有有9个数排成个数排成3行行3列的数表列的数表原原则:横行:横行竖列列引引进记号号称称为三三阶行列式行列式.主主对角角线 副副对角角线 二二阶行列式的行列式的对角角线法法则并并不适用!不适用!现在学习的是第16页,共109页三三阶行列式的行列式的计算算 对角角线法法则 注意:注意:对角角线法法则
7、只适用于二只适用于二阶与三与三阶行列式行列式.实线上的三个元素的乘上的三个元素的乘积冠正号,冠正号,虚虚线上的三个元素的乘上的三个元素的乘积冠冠负号号.现在学习的是第17页,共109页例例2 计算行列式算行列式解解按按对角角线法法则,有,有现在学习的是第18页,共109页方程左端方程左端解解由由 得得例例3 求解方程求解方程 现在学习的是第19页,共109页练习1:利用利用对角角线法法则计算下列三算下列三阶行列式:行列式:现在学习的是第20页,共109页2 全排列及其全排列及其对换主要内容:主要内容:一、排列及其逆序数一、排列及其逆序数二、二、对换的定的定义三、三、对换与排列奇偶性的关系与排列
8、奇偶性的关系现在学习的是第21页,共109页引例引例用用1、2、3三个数字,可以三个数字,可以组成多少个没有重成多少个没有重复数字的三位数?复数字的三位数?解解1 2 3123百位百位3种放法种放法十位十位1231个位个位1232种放法种放法1种放法种放法种放法种放法.共有共有一、排列及其逆序数一、排列及其逆序数现在学习的是第22页,共109页问题 把把 n 个不同的元素排成一列,共有多少种不同的个不同的元素排成一列,共有多少种不同的 排法?排法?定定义 把把 n 个不同的元素排成一列,叫做个不同的元素排成一列,叫做这 n 个元素的个元素的全排列全排列.n 个不同元素的所有排列的种数,通常用个
9、不同元素的所有排列的种数,通常用Pn 表示表示.显然然 即即n 个不同的元素一共有个不同的元素一共有n!种不同的排法种不同的排法.现在学习的是第23页,共109页所所有有6种种不不同同的的排排法法中中,只只有有一一种种排排法法(123)中中的的数数字字是是按按从从小小到到大大的的自自然然顺序序排排列列的的,而而其其他他排排列列中中都都有有大大的的数数排排在小的数之前在小的数之前.因因此此大大部部分分的的排排列列都都不不是是“顺序序”,而而是是“逆序逆序”.3个不同的元素一共有个不同的元素一共有3!=6种不同的排法种不同的排法123,132,213,231,312,321现在学习的是第24页,共
10、109页对于于n 个不同的元素,可个不同的元素,可规定各元素之定各元素之间的的标准次序准次序.n 个不同的自然数,个不同的自然数,规定从小到大定从小到大为标准次序准次序.定定义 当某两个元素的先后次序与当某两个元素的先后次序与标准次序不同准次序不同时,就称就称这两个元素两个元素组成一个成一个逆序逆序.例如例如 在排列在排列32514中,中,3 2 5 1 4逆序逆序 逆序逆序 逆序逆序 思考思考题:还能找到其它逆序能找到其它逆序吗?答:答:3和和1,2和和1也构成逆序也构成逆序.25现在学习的是第25页,共109页定定义 排列中所有逆序的排列中所有逆序的总数称数称为此排列的此排列的逆序数逆序数
11、.排列排列的逆序数通常的逆序数通常记为.奇排列:奇排列:逆序数逆序数为奇数的排列奇数的排列.偶排列:偶排列:逆序数逆序数为偶数的排列偶数的排列.思考思考题:符合符合标准次序的排列是奇排列准次序的排列是奇排列还是偶排列?是偶排列?答:答:符合符合标准次序的排列(例如:准次序的排列(例如:123)的逆序数等于)的逆序数等于零,因而是偶排列零,因而是偶排列.现在学习的是第26页,共109页计算排列的逆序数的方法算排列的逆序数的方法则此排列的逆序数此排列的逆序数为设 是是 1,2,n 这n 个自然数的任一排列,并个自然数的任一排列,并规定由定由小到大小到大为标准次序准次序.先看有多少个比先看有多少个比
12、 大的数排在大的数排在 前面,前面,记为 ;再看有多少个比再看有多少个比 大的数排在大的数排在 前面,前面,记为 ;最后看有多少个比最后看有多少个比 大的数排在大的数排在 前面,前面,记为 ;现在学习的是第27页,共109页例例1:求排列求排列 32514 的逆序数的逆序数.解:解:练习1:求排列求排列 453162 的逆序数的逆序数.解:解:思考思考1:设n阶排列排列a1 a2 an-1 an的逆序数的逆序数为k,求,求n阶排列排列an an-1 a2 a1的逆序数?的逆序数?解:解:现在学习的是第28页,共109页练习:计算下列排列的逆序数,并讨论其奇偶性练习:计算下列排列的逆序数,并讨论
13、其奇偶性现在学习的是第29页,共109页二、二、对换的定的定义定定义 在排列中,将任意两个元素在排列中,将任意两个元素对调,其余的元素不,其余的元素不动,这种作出新排列的手种作出新排列的手续叫做叫做对换将相将相邻两个元素两个元素对换,叫做,叫做相相邻对换例如例如 现在学习的是第30页,共109页备注注1.1.相相邻对换是是对换的特殊情形的特殊情形.2.2.一般的一般的对换可以通可以通过一系列的相一系列的相邻对换来来实现.3.3.如果如果连续施行两次相同的施行两次相同的对换,那么排列就,那么排列就还原了原了.m 次相次相邻对换 m+1次相次相邻对换 m 次相次相邻对换 m+1次相次相邻对换 现在
14、学习的是第31页,共109页三、三、对换与排列奇偶性的关系与排列奇偶性的关系定理定理1对换改改变排列的奇偶性排列的奇偶性.证明明先考先考虑相相邻对换的情形的情形现在学习的是第32页,共109页注意到除注意到除外,其它元素的逆序数不改外,其它元素的逆序数不改变.现在学习的是第33页,共109页当当时,.当当时,.因此相因此相邻对换改改变排列的奇偶性排列的奇偶性.现在学习的是第34页,共109页既然相既然相邻对换改改变排列的奇偶性,那么排列的奇偶性,那么2m+1次相次相邻对换因此,一个排列中的任意两个元素因此,一个排列中的任意两个元素对换,排列的奇偶性改,排列的奇偶性改变.推推论 奇排列奇排列变成
15、成标准排列的准排列的对换次数次数为奇数奇数,偶排列偶排列变成成标准排列的准排列的对换次数次数为偶数偶数.由定理由定理1知,知,对换的次数就是排列奇偶性的的次数就是排列奇偶性的变化次数,而化次数,而标准排列是偶排列准排列是偶排列(逆序数逆序数为零零),因此可知推,因此可知推论成立成立.证明明 现在学习的是第35页,共109页现在学习的是第36页,共109页现在学习的是第37页,共109页例例1 试判断判断和和是否都是六是否都是六阶行列式中的行列式中的项.解解下下标的逆序数的逆序数为所以所以 是六是六阶行列式中的行列式中的项.行行标和列和列标的逆序数之和的逆序数之和所以所以 不是六不是六阶行列式中
16、的行列式中的项.现在学习的是第42页,共109页例例2 用行列式的定用行列式的定义计算算 现在学习的是第43页,共109页解解现在学习的是第44页,共109页1.对换改改变排列奇偶性排列奇偶性2.行列式的三种表示方法行列式的三种表示方法三、小三、小结现在学习的是第45页,共109页1.3 n 阶行列式的定行列式的定义第第1 1章章 行列式行列式1.1 1.1 二阶与三阶行列式二阶与三阶行列式1.2 1.2 全排列和对换全排列和对换1.3 n1.3 n阶行列式的定义阶行列式的定义1.4 1.4 行列式的性质行列式的性质1.5 1.5 行列式按行(列)展开行列式按行(列)展开现在学习的是第46页,
17、共109页一、概念的引入一、概念的引入规律:律:1.1.三三阶行列式共有行列式共有6项,即,即3!项2.2.每一每一项都是位于不同行不同列的三个元素的乘都是位于不同行不同列的三个元素的乘积3.3.每一每一项可以写成可以写成(正(正负号除外),其中号除外),其中是是1、2、3的某个排列的某个排列.4.4.当当是是偶排列偶排列时,对应的的项取取正号正号;当当是是奇排列奇排列时,对应的的项取取负号号.现在学习的是第47页,共109页所以,三所以,三阶行列式可以写成行列式可以写成其中其中表示表示对1、2、3的所有排列求和的所有排列求和.二二阶行列式有行列式有类似似规律律.下面将行列式推广到一般的情形下
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 线性代数 第一章 行列式 课件
限制150内