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线性代数彭玉芳第一章n维向量和线性方程组 (2)


例1 计算行列式 解
D 1 3
1 1
按对角线法则,有
D 2 1 (2) (3) 1 3 111
11 3 2 11 (3) 1 (2) 23
补充例2 计算行列式
1
2 -4
D -2 2 1 -3 4 -2

按对角线法则,有
D 1 2 ( 2 ) 2 1 ( 3 ) ( 4 ) ( 2 ) 4
T
a 32 a11a22a33 a12a23a31 a13a21a32 a 33 a13a22a31 a12a21a33 a11a23a32
a 31
D=D
性质2 互换行列式的两行(列),行列式变号.
j 备注:交换第 i行(列)和第 行(列), 记作 ri rj (ci . c j )
作业:11页,习题一1题(4)(6)(8)(10)
二、行列式的性质
记 D
a11 a12 a1n a21 a22 a2 n a n1 a n 2
a11
T
a21 an1 a22 an 2 a2 n ann
a12 ,D a1n ann
T 行列式 D称为 行列式 的 D 转置行列式.
小结:三阶行列式
三阶行列式的计算
a11 D a21 a31
a12 a22 a32
a13 a23 a33
a11 a21 a31 a12 a22 a32
( ) ( ) ( ) a13 a11 a23 a21 a12 a22
a33 a31 a32 () () ()
a11a22a33 a12a23a31 a13a21a32 a13a22a31 a12a21a33 a11a23a32
求解公式为 请观察,此公式有何特点? 分母相同,由方程组的四个系数确定. 分子、分母都是四个数分成两对相乘再 相减而得.
b1a22 a12 b2 x1 a a a a 11 22 12 21 x a11b2 b1a21 2 a11a22 a12 a21
a11
a12
a21 a22
a11a22 a12a21
a11 x1 a12 x2 b1 2.二元线性方程组 a21 x1 a22 x2 b2 a11 a12 D 若令 a21 a22 (方程组的系数行列式) b1 b2 a12 a22 a11 a21 b1 b2
D1 x 1 D 则上述二元线性方程组的解可表示为 D2 x2 D
二元线性方程组
a11 x1 a12 x2 b1 a21 x1 a22 x2 b2
其求解公式为
我们引进新的符号来表示“四个数 分成两对相乘再相减”.
数表
a11 a21
a12 a22
记号
a11
a12
a21 a22
b1a22 a12 b2 x1 a a a a 11 22 12 21 x a11b2 b1a21 2 a11a22 a12 a21
a12 ka22 a32
a13 ka23 a33
根据三阶行列式的对角线法则,有
a11 D1 ka21 a31
a12 ka22 a32
a13 ka23 a33
a11 (ka22 )a33 a12 (ka23 )a31 a13 ( ka21 )a32 a13 (ka22 )a31 a12 (ka21 )a33 a11 (ka23 )a32
x 2 5 x 6,
由 x2 5 x 6 0 得
x 2 或 x 3.
练习:计算行列式
2 1 3 2 4 3
0 1
1 1
0 1 1 a
(1) 5 2 1
(2) 1 1 a
x1 (3) x2 x3
y1 1 y2 1 y3 1
1 cos 1 sin 1 (4) 1 sin 1 cos 1 1 1 1
性质5 行列式的某一行(列)中所有的元素都乘以同一个倍 数 ,等于用 数 乘以此行列式 . k k 备注:第 i行(列)乘以 k ,记作 验证
ri k (c .i k )
我们以三阶行列式为例. 记
a11 a12 a13 D a21 a22 a23 , a31 a32 a33
a11 D1 ka21 a31
例2
求解二元线性方程组 3 x1 2 x2 12
2 x1 x2 1

因为 D
3 2 2 1
3 ( 4 ) 7 0
1 1 3 12 D2 3 24 21 2 1
D1 14 2, 所以 x1 D 7
D1
12 2
12 ( 2) 14
a11a22a33 a12a23a31 a13a21a32 k a13a22a31 a12a21a33 a11a23a32
kD
推论1 行列式的某一行(列)中所有元素的公因子可以提 到行列式符号的外面. 备注:第 i行(列)提出公因子 , k 记作 ri k (c.i k )
a11 x1 a12 x2 b1 二元线性方程组 a21 x1 a22 x2 b2
若令
D b1 b2 a12 a22
a11 a21
a12 a22 D2
(方程组的系数行列式)
D1
a11 a21
b1 b2
则上述二元线性方程组的解可表示为
b1a22 a12b2 D1 x1 a11a22 a12a21 D a11b2 b1a21 D2 x2 a11a22 a12a21 D
D1
D2
(二)、三阶行列式
定义 设有9个数排成3行3列的数表
引进记号 主对角线 副对角线
a11 a21 a31
a11 a21 a31 a12 a22 a32
a12 a22 a32
a13
a13 a23 a33
原则:横行竖列
a23 a11a22a33 a12a23a31 a13a21a32 a33 a13a22a31 a12a21a33 a11a23a32
推论2 行列式中如果有两行(列)元素成比例,则此行列式 为零.
验证 我们以4阶行列式为例.
a11 a21
a12 a22
a13 a23
a14 a24
a31 a32 a33 a34 ka11 ka12 ka13 ka14
k
a11 a12 a13 a14 a21 a22 a23 a24 a31 a32 a33 a34 a11 a12 a13 a14
D2 21 x2 3 D 7
练习:1.计算
(1)
a 1
1 a
(2)
sin cos
cos sin
2.解方程组
x 2 y 2 (1) x 3y 0
3 x1 6 x2 4 (2) 2 x1 3 xt( 若记 D det(aij ), D , 则 bij ) .
T
bij a ji
T . D D
性质1 行列式与它的转置行列式相等,即
性质1 行列式与它的转置行列式相等. 即D DT
证明 若记 D det(aij ), DT , 则 bij ) det(
bij aij i , j 1, 2,, n
根据行列式的定义,有
DT
p1 p2 pn

(1)t ( p1 p2 pn ) b1 p1 b2 p2 bnpn

p1 p2 pn

(1)t ( p1 p2 pn ) a p1 1a p2 2 a pnn
D
行列式中行与列具有同等的地位,行列式的性质凡是对行成 立的对列也同样成立.
1 7 5
验证
1 7 5 3 5 8 196 6 6 2
6 6 2 196 3 5 8 1 7 5
1 7 5
于是
6 6 2 3 5 8 3 5 8 6 6 2
性质3 如果行列式有两行(列)完全相同,则此行列式为零.
证明
互换相同的两行,有
,所以
.
D D
D0
性质4 如果行列式有一行(列)全为零,则此行列式为零
主对角线
a11
a12
副对角线
a21 a22
a11a22 a12a21
即:主对角线上两元素之积-副对角线上两元素之积
例1 计算行列式
3 2 (1) (3) (4) 5 2 2 5 4
(2) a 1 1 a a ( a ) 11 a 2 1
以三阶行列式为例验证:
a11
a12
D = a 21 a 22 a 31 a 32
a 23 = a11a22a33 a12a23a31 a13a21a32 a 33 a13a22a31 a12a21a33 a11a23a32
a13
a11 D T = a12 a13
a 21 a 22 a 23
注意:对角线法则只适用于二阶与三阶行列式.
也可以将前两列写在后面,然后按 照实线乘积取正,虚线乘积取负的和。
( ) ( ) ( ) a11 a21 a31 a12 a22 a32 a13 a11 a23 a21 a12 a22
a33 a31 a32 () () ()
2 3
1 1 -2
1 1 4 2 ( 2 ) ( 2 ) ( 4 ) 2 ( 3 )
4 6 32 4 8 24 14.
补充例3 求解方程
1 1 2 3 4 9
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