舉個例子:比如說電視機(看做乙個行列式),是由很多個小的元件(行列式中的元素)構成的,經過元件的相互作用、聯絡最終成為一台電視機(行列式)。
那麼這n*n個數字是按照什麼規則進行運算的呢?
行列式是不同行、不同列的所有可能元素乘積的代數和(共有n!項)。(這裡面的代數和,表示每個乘積項是帶有正負號的,而正負號的確定要根據行列標的逆序數來判斷!)
對於行列式的這個概念,僅僅是給出了行列式的一種通用定義,它能用來求特殊行列式(比如三角行列式、對角行列式等)的值和做一些證明,而真正要來求行列式的值,需要依據行列式的性質和展開法則。
二、行列式性質
行列式的那幾條性質其實也很容易記憶。
1、行列式轉置值不變。這條性質說明行列式行、列等價,凡是對行成立的,對列也成立。
2、互換兩行(列),行列式變號。
3、兩行(列)相等,則行列式為0。
4、數乘行列式等於該數與行列式某一行(列)所有元素相乘!
5、兩行(列)成比例,則行列式為0。
6、行列式加法運算:某一行(列)每個元素都可以看成兩項的和的話,可以將行列式展開成兩個同階行列式的和。
7、某行(列)同乘乙個數加到另外一行(列)上,行列式值不變。
這7條性質往往組合使用來求行列式的值。尤其第7條性質,一定要會熟練運用來將乙個行列式化為三角行列式(既要會對行使用,也要會對列使用),最好能自己多做點練習。
三、行列式行(列)展開法則
行列式的行(列)展開法則其實是一種降階求行列式值的方法。
行列式的行(列)展開法則一定注意一點,即一定是某行(列)每個元素同乘以自己對應的代數余子式。(即我一直強調的:要配套。)
如果是某行(列)每個元素同乘以另外一行(列)對應位置的代數余子式則值為零。(即:不配套。)
矩陣小結
初等矩陣的概念是隨著矩陣初等變換的定義而來的。初等變換有三類:
1、位置變換:矩陣的兩行(列)位置交換;
2、數乘變換:數k乘以矩陣某行(列)的每個元素;
3、消元變換:矩陣的某行(列)元素同乘以數k,然後加到另外一行(列)上。
初等矩陣:由單位矩陣經過一次初等變換後所得的矩陣。
則根據三類初等變換,可以得到三種不同的初等矩陣。
1、交換陣e(i,j):單位矩陣第i行與第j行位置交換而得;
2、數乘陣e(i(k)):數k乘以單位矩陣第i行的每個元素(其實就是主對角線的1變成k);
3、消元陣e(ij(k)):單位矩陣的第i行元素乘以數k,然後加到第j行上。
其上的三種初等矩陣均可看成是單位矩陣的列經過初等變換而得。
初等矩陣的模樣其實我們可以嘗試寫乙個3階或者4階的單位矩陣,然後進行初等變換來加深一下印象。
首先:初等矩陣都可逆,其次,初等矩陣的逆矩陣其實是乙個同型別的初等矩陣(可看作逆變換)。
最關鍵的問題是:初等矩陣能用來做什麼?
當我們用初等矩陣左乘乙個矩陣a的時候,我們發現矩陣a發生變化而成為矩陣b,而這種變化恰好是乙個單位矩陣變成該初等矩陣所產生的變化。具體來說:
左乘的情況:
1、e(i,j)a=b,則矩陣a第i行與第j行位置交換而得到矩陣b;
2、e(i(k))a=b,則矩陣a的第i行的元素乘以數k而得到矩陣b;
3、e(ij(k))a=b,則矩陣a的第i行元素乘以數k,然後加到第j行上而得到矩陣b。
結論1:用初等矩陣左乘乙個矩陣a,相當於對矩陣a做了一次相應的行的初等變換。
右乘的情況:
4、ae(i,j)=b,則矩陣a第i列與第j列位置交換而得到矩陣b;
5、ae(i(k))=b,則矩陣a的第i列的元素乘以數k而得到矩陣b;
6、ae(ij(k))=b,則矩陣a的第i列元素乘以數k,然後加到第j列上而得到矩陣b。
結論2:用初等矩陣右乘乙個矩陣a,相當於對矩陣a做了一次相應的列的初等變換。
請注意並理解結論1和結論2中的「相應」兩字。
初等矩陣為由單位矩陣e經過一次初等變換(三種)而來,我們可以把初等矩陣看成是施加到單位矩陣e上的乙個變換。
若某初等矩陣左(右)乘矩陣a,則初等矩陣會將原先施加到單位矩陣e上的變換,按照同種形式施加到矩陣a之上。或者說,我們想對矩陣a做變換,但是不是直接對矩陣a去做處理,而是通過一種間接方式去實現。
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