行列式
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,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B与B’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:
求特征值:若多项式p(x) = det(xI − A),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n个n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,S是R的可测集,则f(S)的体积是S的体积的倍。 朗斯基行列式
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的子试。记作Mij。
余因式为 Cij=(-1)^(ij)*Mij
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。
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 f 是 n 维线性空间 E 到自身的线性变换(线性自同态),f 在 E 的任意一组基下的变换矩阵的行列式都是相等的。设 B 是 E 的一组基。那么 f 的行列式就是 f 在 B 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,B 和 detB 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(xI − A),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n个n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,S是R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‘ 为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的子试。记作Mij。
余因式为 Cij=(-1)^(ij)*Mij代数余子式
M关于元素mij的代数余子式记作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 n 个 n-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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