本科毕业设计---行列式的的解法技巧.doc

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1、行列式的的解法技巧目录1行列式的基本理论31.1行列式定义31.2行列式的性质31.3 基本理论51.4几种特殊行列式的结果52行列式的计算技62.1定义法62.2化成三角形行列式法72.3两条线型行列式的计算82.4箭型行列式的计算92.5三对角行列式的计算102.6利用范德蒙行列式112.7 Hessenberg 型行列式的计算122.8降阶法132.9加边法（升阶法）142.10计算行（列）和相等的行列式152.11 相邻行（列）元素差1的行列式计算162.12线性因子法162.13辅助行列式法182.14 阶循环行列式算法182.15有关矩阵的行列式计算202.16用构造法解行列式21

2、2.17利用拉普拉斯展开223 用多种方法解题22参考文献：2627【内容摘要】行列式是高等代数课程里基本而重要的内容之一，在数学中有着广泛的应用，懂得如何计算行列式显得尤为重要。本文先阐述行列式的基本理论，然后介绍各种具体的方法，最后由行列式与其它知识的联系介绍其它几种方法。通过这一系列的方法进一步提高我们对行列式的认识，对我们以后的学习带来十分有益的帮助。【关键词】行列式 ； 矩阵； 范德蒙行列式 ； 递推法 Abstract: Determinant is an basic and important subject in advanced algebra ,it is very use

3、ful in mathematic. It is very important to know how to calculate determinant. The paper first introduced the basic nature of determinant,then introduced some methods, Finally,with the other determinant of knowledge on the links in several other ways.,through this series of methods will futher enhanc

4、e our understanding of the determinant,on our learning will bring very useful help.Keywords: Determinant；matrix；Vandermonde Determinant； recurrence method引 言行列式在高等代数课程中的重要性以及在考研中的重要地位使我们有必要对行列式进行较深入的认识，本文对行列式的解题技巧进行总结归纳。 作为行列式本身而言，我们除了利用行列式的性质化三角行列式和按行或列展开公式使行列式降阶这些常用的手法外，要根据行列式不同的特点采用特殊的方法，如递推法，数学归

5、纳法，加边法（ 升阶法），以及利用范德蒙行列式的结论等等。1行列式的基本理论1.1行列式定义定义 行列式与矩阵不同，行列式是一个值，它是所有不同行不同列的数的积的和，那些数的乘积符号由他们的逆序数之和有关，逆序数之和为偶数符号为正，逆序数之和为奇数符号为负。这一定义可以写成,这里表示对所有级排列求和.1.2行列式的性质 1、行列式的行列互换，行列式不变；2、互换行列式中的两行或者两列，行列式反号；3、行列式中某行乘以一个数等于行列式乘以这个数；4、行列式的某两行或者某两列成比例，行列式为零；5、行列式的某一列或者某一行可以看成两列或两行的和时，行列式可拆另两个行列式的和。 6、把一行的倍数加到

6、另一行，行列式不变。7、行列式有两行（列）相同，则行列式为零。1.3 基本理论1其中为元素代数余子式。2降阶定理345非零矩阵k左乘行列式的某一行加到另一行上，则新的分块行列式与原来相等。1.4几种特殊行列式的结果1 三角行列式(上三角行列式)(下三角行列式)2 对角行列式3对称与反对称行列式满足，D称为对称行列式满足，D称为反对称行列式。若阶数n为奇数时，则D=042行列式的计算技巧2.1定义法例1：计算行列式解：由行列式定义知，且， 所以D的非零项j，只能取2或3，同理由，因而只能取2或3，又因要求各不相同，故项中至少有一个必须取零，所以D=0。2.2化成三角形行列式法将行列式化为上三角形

7、行列式计算步骤，如果第一行第一个元素为零，首先将第一行(或第一列)与其它任一行(或列)交换，使第一行第一个元素不为零，然后把第一行分别乘以适当数加到其它各行，使第一列除第一个元素外其余元素全为零，再用同样的方法处理除去第一行加第一列余下的低阶行列式依次做下去，直至是它成为上三角形行列式，这时主对角线上元素的乘积就是行列式的值。例2 计算行列式解：各行加到第一行中去 例3 计算行列式解：从倒数第二行(-1)倍加到第n行2.3两条线型行列式的计算除了较简单的行列式（如上、下三角行列式等）可以用定义直接计算，少数几类行列式可利用行列式性质直接计算外，一般行列式计算的主要方法是利用行列式的性质做恒等变

8、形化简，使行列式中出现较多的零元素，然后直接用特殊的行列式的值来计算（如上（下）三角行列式等）或利用按行（列）展开定理降低行列式的阶数。例4 .解： 按第1列展开得.2.4箭型行列式的计算对于形如的所谓箭型（或爪形）行列式，可以直接利用行列式性质化为三角或次三角形行列式来计算，即利用对角元素或次对角元素将一条边消为零。例5 计算行列式 .解： 2.5三对角行列式的计算对于形如的所谓三对角行列式，可直接展开得到两项递推关系，然后采用如下的一些方法求解。方法1 如果n比较小，则直接递推计算方法2 用第二数学归纳法证明：即验证n=1时结论成立，设 时结论也成立，若证明n=k+1时结论也成立，则对任意

9、自然数相应的结论成立方法3 将变形为，其中, 由韦达定理知p和q是一元二次方程的两个根。确定p和q后，令，则利用递推求出，再由递推求出。方法4 设，代入得（称之为特征方程），求出其根和（假设），则，这里，可通过n=1和n=2来确定。例6 计算行列式 .解：得 同理，得 ,所以 2.6利用范德蒙行列式范德蒙行列式具有逐行元素递增的特点。因此遇到具有逐行（或列）元素方幂递增或递减的所谓范德蒙型的行列式时，可以考虑将其转化为范德蒙行列式并利用相应的结果求值例7 计算行列式 .解：把第1行的1倍加到第2行，把新的第2行的1倍加到第3行，以此推直到把新的第行的-1倍加到第行，便得范德蒙行列式 . 2.7

10、 Hessenberg 型行列式的计算对于形如，的所谓Hessenberg型行列式，可直接展开得到递推公式，也可利用行列式的性质化简并降阶。例8 计算行列式 解： 将第1，2n-1 列加到第n列，得 2.8降阶法将行列式的展开定理与行列式性质结合使用，即先利用性质将行列式的某一行(或某一列)化成仅含一个非零元素，然后按此行(列)展开，化成低一阶的行列式，如此继续下去，直到化为三阶或二阶行列式直接计算出结果。左边例9 计算行列式，其中，解： 2.9加边法（升阶法）行列式计算的一般方法是降阶，但对于某些特殊的n阶行列式，如除对角元（或次对角元）外，其余元素相同或成比例的行列式，有时加上一行一列变成

11、n+1阶的行列式，特别是第1列为并适当选择第1行的元素，就可以使消零化简单方便，且化简后常变成箭型行列式，这一方法称为升阶法或加边法例10 计算阶行列式.解：.2.10计算行（列）和相等的行列式对于各行（或各列）之和相等的行列式，将其各列（或各行）加到第1列（或行）或第n列（或行），然后再化简。例11 计算n阶行列式解： 以下不作要求2.11 相邻行（列）元素差1的行列式计算 以数字1，2，n为（大部分）元素，且相邻两行（列）元素差1的n阶行列式可以如下计算：自第1行（列）开始，前行（列）减去后行（列）；或自第n行（列）开始，后行（列）减去前行（列），即可出现大量元素为1或1的行列式，再进一步

12、化简即出现大量的零元素。对于相邻行（列）元素相差倍数k的行列式，采用前行（列）减去后行（列）的k倍，或后行（列）减去前行（列）的k倍的步骤，即可使行列式中出现大量的零元素。例12 计算n阶行列式解2.12线性因子法例13 计算行列式(1) (2)解：(1)由各列加上第一列可见，行列式D可被整除。由第二列加到第一列，并减去第三、四列可见，可被整除，由第三列加于第一列，并减去第二、四列可见，被整除。最后由第四列加于第一列，并减去第二、三列可见，可被整除。我们把视为独立未知量，于是上述四个线性因子式是两两互素的，因此，可被它们的乘积整除。此乘积中含有一项：，而中含有一项：所以(2)将行列式的前两行和

13、两列分别对换，得如果以代替，又得原来形式的行列式。因此，如果含有因式，必含有因式，由于当时，有两列相同，故确有因式，从而含有因式。同理又含有因式，而的展开式中有一项：，从而例14 计算行列式：解：由阶行列式定义知，的展开式是关于的首项系数为的次多项式当时，因此有个互异根0，1、2由因式定理得 故 2.13辅助行列式法例15 计算行列式 其中为次数的数域F上多项式为F中任意个数。解：若中有两个数相等，则若互异，则每个阶行列式 是的线性组合，据题的次数因而的次数但 这说明至少有个不同的根，故所以即2.14 阶循环行列式算法例16 计算行列式其中解：设且令的个根为则由有 利用关系式 得例17 设都是

14、的可微函数证明：证明： 2.15有关矩阵的行列式计算例18 设A与B为同阶方阵：证明：证明：例19设A为阶可逆方阵，、为两个维列向量，则证明：例20 若阶方阵A与B且第列不同。证明：证明： 2.16用构造法解行列式例21 设证明：证明：构造出多项式： 2.17利用拉普拉斯展开例22 证明：级行列式证明：利用拉普拉斯展开定理，按第行展开有： 以上等式右端的级行列式均为“三角形行列式”。计算行列式的方法很多，也比较灵活，上面介绍了计算行列式的几种方法，计算行列式时，我们应当针对具体问题，把握行列式的特点，灵活选用方法。3 用多种方法解题下面我们运用上面的介绍的各种方法，选用多种方法解题。例23 计

15、算：法1：将第2,3,，n行都加到第1行上去，得再将第一行通乘，然后分别加到第2,3,n行上，得法2：将2,3,n行分别减去第1行得再将第2,3,n列都加到第1列上去，便有法3：将添加一行及一列，构成阶行列式再将第2,3,n+1行分别减去第1行，于是有令在时，显然，在时，则法4：令将右式中第二个行列式的第2,3,n列全加到第1列上去，再利用Laplace展开，所以得例24 求证证：若记，时，上述等式可简记为证法一：把第2行乘以，第3行乘以，第行乘以，全部加到第一行，再对第1行利用拉普拉斯定理展开，注意各项的符号应为，得证。证法二：对用归纳法当时，命题成立。假设对于时命题成立，那么，当左下角单位

16、矩阵为阶(即)时，对最后一行展开，其中，而按归纳法假设证毕。证法三：利用分块矩阵的乘法两边取行列式，得在演算一个问题时，需要仔细分析已给的条件，灵活运用已经知道的性质和已经掌握的技巧，不要死套公式，这样就能很快求出答案。参考文献：1北京大学数学系几何与代数教研室代数小组编.高等代数.北京:高等教育出版社。2刘学生,谭欣,王丽燕主编，高等数学学习指导与解题训练.大连:大连理工大学出版社。3 徐帅，陆全，张凯院，吕全义，安晓虹主编.高等代数考研教案.西安:西北工业大学出版社。4杨尚验,材家寿.高等代数重要习题详解，安徽:安徽省数学学会.1982,3:3540。5石福庆,陈凯,钱辉镜.线性代数辅导.北京:1985。