行列式的計算方法

2022-06-14 02:24:04 字數 2509 閱讀 8603

1.遞推法

例1 求行列式的值:

1)的構造是:主對角線元全為;主對角線上方第一條次對角線的元全為,下方第一條次對角線的元全為1,其餘元全為0;即為三對角線型。又右下角的(n)表示行列式為n階。

解把類似於,但為k階的三對角線型行列式記為。

把(1)的行列式按第一列展開,有兩項,一項是

另一項是

上面的行列式再按第一行展開,得乘乙個n – 2階行列式,這個n – 2階行列式和原行列式的構造相同,於是有遞推關係:

2)移項,提取公因子β:

類似地:

(遞推計算)

直接計算

若;否則,除以後移項:

再一次用遞推計算:

∴, 當β≠α (3)

當β=α,從

從而。由(3)式,若。∴

注遞推式(2)通常稱為常係數齊次二階線性差分方程.

注1 仿照例1的討論,三對角線型的n階行列式

3)和三對角線型行列式

4)有相同的遞推關係式

5)6)

注意兩個序列

和的起始值相同,遞推關係式(5)和(6)的構造也相同,故必有

由(4)式,的每一行都能提出乙個因子a ,故等於乘乙個n階行列式,這乙個行列式就是例1的。前面算出,故

例2 計算n階範德蒙行列式行列式

解:即n階範德蒙行列式等於這n個數的所有可能的差的乘積

2.拆元法

例3:計算行列式

解①×(x + a)

②×(x – a)

3.加邊法

例4 計算行列式

分析:這個行列式的特點是除對角線外,各列元素分別相同.根據這一特點,可採用加邊法.解

4.數學歸結法

例5 計算行列式 解:

猜測:證明

(1)n = 1, 2, 3時,命題成立。假設n≤k – 1時命題成立,考察n=k的情形:

故命題對一切自然數n成立。

5.消去法求三對角線型行列式的值

例6 求n階三對角線型行列式的值:

(1)的構造是:主對角線元全為2,主對角線上方第一條次對角線與下方第一條次對角線的元全為1,其餘的元全為0。

解用消去法,把中主對角線下方第一條次對角線的元1全部消成0:首先從第二行減去第一行的倍,於是第二行變為

其次從第三行減去第二行(指新的第二行,以下同)的倍,則第三行變為

再從第四行減去第三行的倍,則第四行變為

類似地做下去,直到第n行減去第n – 1行的倍,則第n行變為

最後所得的行列式為

(2)上面的行列式是三角型行列式,它的主對角線元順次為

93)又主對角線下方的元全為0。故的值等於(3)中各數的連乘積,即。

注3 一般的三對角線型行列式

4)也可以按上述消去法把次對角線元全部消去,得到乙個三角型行列式,它的值等於該三角型行列式的主對角線元的連乘積。

6乘以已知行列式

例7 求行列式的值:

稱為迴圈行列式,各行自左到右均由迴圈排列而得,並使主對角線元全為

解設1的立方根為,即

其中i是虛數單位,又

右乘以行列式則1)

用,得故(1)的行列式的第一列可由提出公因子,提後的元順次為,類似地,(1)的行列式的第二列和第三列可提出公因子和於是

因互不相等,幫它們所構成的凡德蒙行列式的值不為零,可以從上式的左右兩邊約去,得。

注4 在n階的一般情形,設1的n次方根為

則得行列式的值為

這裡的是由構成的n階迴圈行列式:

7利用線性代數方程組的解

例8 求n階行列式的值:

(1)的構造是:第i行的元順次為

又第n行的元順次為。

解 (1)的行列式與凡德蒙行列式

(2)的比值可以看成線性代數方程組

(3)的解。如能解出,乘以凡德蒙行列式(2),即是原行列式

但方程組(3)又可以看成n次多項式方程

(4)(t是未知數,看作係數)有n個根

用根與係數的關係,即得∴

8遞推方程組方法

例9 求行列式的值:

(1)是n階行列式(在右下角用(n)表示),其結構是:主對角線元全為x;主對角線上方的元全為y ,下方的元全為z。

解從 (1)的行列式的第一列減第二列,第二列減第三列,…,第n– 1列減第n列,得

(2)上面的行列式按第一行展開,有兩項,一項是(x – y)乘乙個n – 1階行列式,這個n –1階行列式和(2)中的n階行列式的構造相同,即上述展開的第一項可表示為;展開的另一項是

故遞推式

3)若z = y,則上式化為

4)類似地有

又故可對(4)式遞推計算如下:

上面得到原行列式當z = y時的值。下面討論z≠y的情形。

把(1)的行列式的y與z對調,這相當於原行列式的行與列互換,這樣的做法,行列式的值不變。於是y和z對調後,的值不變,這時(3)式變為

5)從(3)與(5)(遞推方程組)消去,即(3)式乘以(x – z),(5)乘以(x – y),相減得∴

注5 當z = y時,行列式也可以用極限計算:

又行列式當z = y時可以用餘式定理來做。

行列式的計算方法

黃正敏 莆田學院數學系2002級,福建莆田 摘要 歸納行列式的各種計算方法,並舉例說明了它們的應用,同時對若干特殊例子進行推廣。關鍵詞 行列式 範德蒙行列式 矩陣 特徵植 拉普拉斯定理 析因法 輔助行列式法 行列式的計算靈活多變,需要有較強的技巧。當然,任何乙個n階行列式都可以由它的定義去計算其值。...

線性代數特殊行列式及行列式計算方法總結

一 幾類特殊行列式 1.上 下 三角行列式 對角行列式 教材p7例5 例6 2.以副對角線為標準的行列式 3.分塊行列式 教材p14例10 一般化結果 4.範德蒙行列式 教材p18例12 注 4種特殊行列式的結果需牢記!以下幾種行列式的特殊解法必須熟練掌握!二 低階行列式計算 二階 三階行列式 對角...

線性代數特殊行列式及行列式計算方法總結

一 幾類特殊行列式 1.上 下 三角行列式 對角行列式 教材p7例5 例6 2.以副對角線為標準的行列式 3.分塊行列式 教材p14例10 一般化結果 4.範德蒙行列式 教材p18例12 注 4種特殊行列式的結果需牢記!以下幾種行列式的特殊解法必須熟練掌握!二 低階行列式計算 二階 三階行列式 對角...