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行列式

文章来源:[SouVR.com]网络收集整理 作者:Frank/Tracy 发布时间:2010年06月03日 点击数: 字号:
由交替性,当且仅当 是的一个排列,所以有   这里, 。   向量组的行列式设是 E 的一组基,B 的行列式就是唯一的(由定理可知)交替多线性形式 使得:   detB(e1,...,en) = 1 于是向量组 的行列式就是   其中是在基B下的展开。 这个公式有时被称作莱布尼兹公式。   基变更公式设BB’是向量空间中的两组基,则将上式中的detB改为detB’就得到向量组在两组基下的行列式之间的关系:

矩阵的行列式

  设Mn(K)为所有定义在K上的矩阵的集合。将矩阵 A 的元素为A=(aij)。将矩阵 M 的 n 行写成,aj 可以看作是上的向量。于是可以定义矩阵A的行列式为向量组的行列式,这里的向量都在的正交基上展开,因此矩阵的行列式不依赖于基的选择。   这样定义的矩阵 A 的行列式与向量组的行列式有同样的性质。单位矩阵的行列式为1,若矩阵的两行线性相关,则行列式为零。   由莱布尼兹公式,可以证明矩阵行列式的一个重要性质:一个矩阵的行列式等于它的转置矩阵的行列式。   也就是说矩阵的行列式既可以看作 n 个行向量的行列式,也可以看作 n 个列向量的行列式。   证明:矩阵 A 的转置矩阵的行列式是:   令j = σ(i),由于每个排列都是双射,所以上式变成:   令τ = σ ,当 σ 取遍所有排列时,τ 也取遍所有排列,而且 σ 的符号差等于 τ 的符号差。所以   线性映射的行列式设 fn 维线性空间 E 到自身的线性变换(线性自同态),fE 的任意一组基下的变换矩阵的行列式都是相等的。设 BE 的一组基。那么 f 的行列式就是 fB 下的变换矩阵的行列式:   之前对正方体做变换时, x1, ..., xn 是原来的基,,因此可以混淆向量组的行列式和线性变换的行列式。   考虑映射df,B使得 x1, ..., xn 被映射到   df,B 是一个交替n线性形式,因此由前面证的定理, df,BdetB 只相差一个系数。   令 x1, ..., xn 等于 B ,则得到   λ = df,B(B) 所以有   也就是说   对于另外一组基B' ,运用基变更公式,可以得到 du, B(B) 等于 du, B ' (B ' ) 。于是 df,B(B) 是一个不依赖于基,只依赖于 f 的数。这正是 detf 的定义。   特别地,行列式为 1 的线性变换保持向量组的行列式,它们构成一般线性群 GL(E) 的一个子群 SL(E) ,称作特殊线性群。可以证明, SL(E) 是由所有的错切生成的,即所有具有如下形式的矩阵代表的线性变换:   也就是说,错切变换保持向量组形成的“平行多面体”的体积。同样,可以证明两个相似矩阵有相等的行列式。


应用

  求特征值:若多项式p(x) = det(xIA),矩阵A的特征值就是多项式的解。 多变元微积分的代换积分法(参见雅可比矩阵) 在nn维实向量所组成的平行多面体的体积,是这些实向量的所组成的矩阵的行列式的绝对值。以此推广,若线性变换可用矩阵A表示,SR的可测集,则f(S)的体积是S的体积的倍。 朗斯基行列式


行列式的基本性质

概述

  在行列式中,一行(列)元素全为0,则此行列式的值为0。 在行列式中,某一行(列)有公因子k,则可以提出k。 在行列式中,某一行(列)的每个元素是两数之和,则此行列式可拆分为两个相加的行列式。 行列式中的两行(列)互换,改变行列式正负符号。 在行列式中,有两行(列)对应成比例或相同,则此行列式的值为0。 将一行(列)的k倍加进另一行(列)里,行列式的值不变。 注意:一行(列)的k倍加上另一行(列),行列式的值改变。 将行列式的行列互换,行列式的值不变。其中,行列互换相当于转置,记作D = D。 例如

其它性质

  若A是可逆矩阵, 设A‘ A的转置矩阵, (参见共轭) 若矩阵相似,其行列式相同。 行列式是所有特征值之积。这可由矩阵必和其Jordan标准形相似推导出。


行列式的展开

  余因式(英译:cofactor)   又称“余子式”、“余因子”。参见主条目 余因式 对一个 n 阶的行列式M,去掉M的第i行第j列后形成的 n-1 阶的行列式叫做M关于元素mij子试。记作Mij。   余因式为 Cij=(-1)^(ij)*Mij

代数余子式

  M关于元素mij代数余子式记作Cij。。

行列式关于行和列的展开

  一个 n 阶的行列式M可以写成一行(或一列)的元素与对应的代数余子式的乘积之和,叫作行列式按一行(或一列)的展开。   这个公式又称作拉普拉斯公式,把 n 阶的行列式计算变为了 nn-1 阶行列式的计算。

行列式函数

  由拉普拉斯公式可以看出,矩阵A的行列式是关于其系数的多项式。因此行列式函数具有良好的光滑性质。   单变量的行列式函数设为的函数,则也是的。其对t的导数为   矩阵的行列式函数函数是连续的。由此,n阶一般线性群是一个开集,而特殊线性群则是一个闭集。   函数也是可微的,甚至是光滑的()。其在A处的展开为   也就是说,在装备正则范数的矩阵空间Mn()中,伴随矩阵是行列式函数的梯度   特别当A为单位矩阵时,   可逆矩阵的可微性说明一般线性群GLn()是一个李群。


应用

  行列式与线性方程组   行列式的一个主要应用是解线性方程组。当线性方程组的方程个数与未知数个数相等时,方程组不一定总是有唯一解。对一个有 n 个方程和 n 个未知数的线性方程组,我们研究未知数系数所对应的行列式。这个线性方程组有唯一解当且仅当它对应的行列式不为零。这也是行列式概念出现的根源。   当线性方程组对应的行列式不为零时,由克莱姆法则,可以直接以行列式的形式写出方程组的解。但用克莱姆法则求解计算量巨大,因此并没有实际应用价值,一般用于理论上的推导。


高阶行列式的计算 vb源码

本程序包括三个模块和一个

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