行列式的几种计算方法与技巧
[ 分析] 我们先把主对角线的数都减 1 , 这样我们就可明显地看出第一行为 x 1 与 x 1, x 2,…,x n 相乘,第二行为 x 2 与 x 1 , x 2,…, x n 相乘,……,第 n 行为 x n 与 x 1 , x 2 ,…,x n 与 相 乘 。这 样 就 知 道 了 该 行 列 式 每 行 有 相 同的因子 x 1 , x 2 , …, x n ,从而就可考虑此 法。 解: (略) [ 注意] 加边法最大特点就是要找出每 行或每列相同的因子, 升 阶 后 ,就 可 利 用 行 列 式 的 性 质 把 大 部 分 元 素 化 为 零 ,然后 再化为三角形行列式, 这 样 就 简 化 了 计 算 果。 六、析因子法 对于元素均为个位整数的 n 阶行列式 D . 证明 D 可被某整数整除,一般证法为将 第 1 列乘上 10 n-1 ,第 2 列乘上 10 n -2 ,…,第 n - 1 列乘上 1 0 ,都加到第 n 列上,由第 n 列 可被其数整除而证 D 可被整除。 例:已知 2196,2394,1800,1988 能 被 1 8 整除,不计算行列式 D 的值,证明 D 可被 1 8 整除
科教论丛
行列式的几种计算方法与技巧
文⊙ 孙爱慧 (吉林师范大学数学学院 吉林四平)
摘要: 本文归纳研究了行列式的几种 计算方法, . 通过这些方法能够提高我们对 行 列 式 的 认 识 ,这 将 对 以 后 的 学 习 带 来 一 定的帮助. 关键词: 行列式;三角形行列式;范德 蒙行列式 中图分类号:O 1 5 1 . 1 行列式是讨论线性方程理论的一个有 力 工 具 ,在 数 学 的 许 多 分 支 中 有 着 极 为 广 泛 的 应 用 ,行 列 式 计 算 灵 活 多 变 , 需要较 强的技巧. 常用方法如下: 一、定义法 应用 n 阶行列式的定义计算其值的方 法, 称为定义法。 我们知道 n 阶行列式 注:由于 n 阶行列式 D 的 K 行所构造 的 K 阶子式有 C n 个,此法对一般行列式能 降阶却不能减少计算量。 三、化三角形法 利用定义法可证上(下)三角形行列 式,对 角 形 行 列 式 的 值 都 等 于 主 对 角 线 上 元素之积。 即: 化三角形法是将原行列式化为上 (下)三角形行列式或对角行行列式计算 的 一 种 方 法 。这 是 计 算 行 列 式 的 基 本 方 法 的 重 要 方 法 之 一 。原 则 上 ,每 个 行 列 式 都 可利用行列式的性质化为三角形行列式, 但对于阶数高的行列式,在一般情况下, 计 算 往 往 较 繁 。因此,在 许 多 情 况 下 ,总 是先利用行列式的性质将其作为某种保值 变形,再将其化为三角形行列式。 应用行列式的性质, 造出元素“0 ”是 化 三 角 形 、对 三 角 形 行 列 式 的 关 键 。此法 计算一个 n 阶数字式行列式要做次乘、除 法。当 n 较大时,完全可以编程由计算机 计算。 例: 计算如下行列式的值
此时行列式的第 4 列 可被 1 8 整除, 所以 1 8 整除 D 。
参考文献 [1] 许甫华, 张贤科. 高等代数解题方法[M].清 华大学出版社, 2 0 0 1 : 1 4 7 — 1 6 2 [2] 北大数学系.高等代数[M]北京高等教育出 版社,1988 年 11 月:55 — 7 4 [3] 赵凯宏. n 阶行列式的计算方法[J]. 玉溪 师范学院学报 , 2 0 0 3 , ( 0 6 ) .
解:2 , 1 0 加到第 4 列上得:
其中 A i j 为 D 中的元素 a i j 的代数余子 式. 行 列 式 按 一 行(列)展 开 能 将 高 阶 行 列 式 转 化 为 若 干 个 较 低 阶 行 列 式 计 算 ,此 为 降 阶 法 ,这 是 一 种 计 算 数 字 行 列 式 的 常 用 方 法 ,值 得 注 意 的 是 在 使 用 时 应 先 用 行 列 式 的 性 质 将 某 行(列)元 素 尽 可 能 多 的 消成零,然后再展开,计算才能更方便,对 一些特殊构造的行列式可利用拉普拉斯定 理降阶计算。 例:计算:
证明:将 1 ,2,3 列分 [ 分析] 显然若直接化为三角形行列式 计 算 很 繁 ,所 以 我 们 要 充 分 利 用 行 列 式 的 性质. 注意到从第 1 列开始;每一列与它一 列中有 n - 1 个数是差 1 的,根据行列式的 性质,先从第 n - 1 列开始乘以 - 1 加到第 n 列,第 n - 2 列乘 - 1 加到第 n - 1 列,一直 到第一列乘以 - 1 加到第 2 列. 然后把第 1 行乘以 - 1 加到各行去,再将其化为三角 形行列式,则计算简化了。 解: (略) 四、化三角形法递推法 利用行列式的性质,将给定的 n 阶行 列式变成具有相同结构的较低阶的行列式 表示(即寻找递推关系式) ,然后由递推关 系 式 及 某 个 低 阶 初 始 行 列 式( 比 如 二 阶 或 一阶行列式)的值,使可递推求得所给 n 阶 行 列 式 的 值 ,这 种 计 算 行 列 式 的 方 法 称 为递推法。 用此方法一定要看到行列式是否具有 较 低 阶 的 相 同 结 构 如 果 没 有 的 话 ,即很难 找出递推关系式,从而不能使用此方法。 五、化三角形法升阶法(加边法) 有些行列式适当地升高一阶反而易求 其值,这种方法称为升阶法,又称加边法。 一般说来此法为保持行列式值不变的 情 况 下 增 加 一 行 一 列( 增 加 的 一 行 一 列 的 元素一般由 1 和 0 组成)以利于计算。当 然加边法不是随便加一行一列就可以了, 那么加边法在何时才能应用呢?关键是观 察每行或每列是否有相同的因子。如下 题: 例:计算 n 阶行列式:
表示对所有 n 阶排列求和,由定 义可知 n 阶行列式的展开式有 n ! 项,计算 量 很 大 ,一 般 情 况 下 不 用 此 法 , 但 如 果 行 列 式 中有许多零元素, 可 考 虑 此 法 。值得 注 意 的 是:在 应 用 定 义 法 求 非 零 元 素 乘 积 项时,不 一 定 从 第 一 行 开 始 , 哪 行 非 零 元 素最少就从哪行开始。不举例说明了。 二、定义法按行(列)展开法(降阶 法) N 阶行列式 D 等于它的任何一行(列) 各 元 素 与 其 对 应 代 数 余 子 式 乘 积 的 和 ,即