行列式按行列展开.ppt
1,五.行列式按行（列）展开,对于三阶行列式，容易验证：,可见一个三阶行列式可以转化成三个二阶行列式的计算。,问题：一个n 阶行列式是否可以转化为若干个 n1 阶行列式 来计算？,2,定义1：,在 n 阶行列式中，把元素,所在的第 i 行和,第 j 列划去后，余下的 n1 阶行列式叫做元素,的,余子式。,记为,称,为元素,的代数余子式。,例如：,3,注：行列式的每个元素都分别对应着一个余子式和一个 代数余子式。,4,行列式等于它的任一行（列）的各元素与其对应的代数余子式乘积之和，即,定理1：,证明：,（先特殊，再一般）,分三种情况讨论，我们只对行来证明此定理。,(1),假定行列式D的第一行除,外都是 0。,5,由行列式定义，D 中仅含下面形式的项,其中,恰是,的一般项。,所以，,6,(2),设 D 的第 i 行除了,外都是 0。,把D转化为(1)的情形,把 D 的第,行依次与第,行，第,行，,第2行，第1行交换；再将第,列依次与第,列，,第,列，,第2列，第1列交换，这样共经过,次交换行与交换列的步骤。,7,由性质2，行列式互换两行（列）行列式变号，,得，,8,(3),一般情形,9,例如，行列式,按第一行展开，得,证毕。,10,行列式任一行（列）的元素与另一行（列）的对应元素的代数余子式乘积之和等于零，即,定理2：,证明：,由定理1，行列式等于某一行的元素分别与它们代数余子式的乘积之和。,在,中，如果令第 i 行的元素等于另外一行，譬如第 k 行的元素,11,则，,第i行,右端的行列式含有两个相同的行，值为 0。,12,综上，得公式,在计算数字行列式时，直接应用行列式展开公式并不一定简化计算，因为把一个n阶行列式换成n个（n1）阶行列式的计算并不减少计算量，只是在行列式中某一行或某一列含有较多的零时，应用展开定理才有意义。但展开定理在理论上是重要的。,13,利用行列式按行按列展开定理，并结合行列式性质，可简化行列式计算：计算行列式时，可先用行列式的性质将某一行（列）化为仅含1个非零元素，再按此行（列）展开,变为低一阶的行列式，如此继续下去，直到化为三阶或二阶行列式。,14,例1:计算行列式,15,例2:,证明范德蒙德(Vandermonde)行列式,16,证明：,用数学归纳法,(1)当n=2时,结论成立。,(2)设n1阶范德蒙德行列式成立，往证n阶也成立。,17,n-1阶范德蒙德行列式,18,证毕。,练习：用降阶法（按行按列展开）计算行列式的值。,=57,19,五（加）.利用性质及展开定理计算行列式的例题：,例1：,按第二列展开,按第二行展开,20,例2：,21,22,例3：,箭形行列式,目标：把第一列化为,成三角形行列式,23,例4：,箭形行列式,24,25,例5：,（可以化为箭形行列式）,26,27,思考题:,求第一行各元素的代数余子式之和,解:,第一行各元素的代数余子式之和可以表示成,28,六.Cramer 法则,引入行列式概念时，求解二、三元线性方程组，当系数,行列式,时，方程组有唯一解，,含有n个未知数，n个方程的线性方程组，与二、三元线性方程组类似，它的解也可以用n阶行列式表示。,Cramer法则：,如果线性方程组,的系数行列式不等于零，,29,即,其中 是把系数行列式 中第 列的元素用方程组右端的常数项代替后所得到的 阶行列式，即,则线性方程组(1)有唯一解，,30,证明：,再把 方程依次相加，得,31,由代数余子式的性质可知,于是,当 时,方程组(2)有唯一的一个解,上式中除了,的系数等于D,其余,的系数均等于0，而等式右端为,由于方程组(2)与方程组(1)等价,所以,也是方程组的(1)解。,32,例1：用Cramer法则解线性方程组。,解：,33,34,注:,1.Cramer法则仅适用于方程个数与未知量个数相等的情形。,理论意义：给出了解与系数的明显关系。但用此法则求解线性方程组计算量大，不可取。,3.撇开求解公式,Cramer法则可叙述为下面定理：,定理1：,定理2：,35,线性方程组,则称此方程组为非齐次线性方程组。,此时称方程组为齐次线性方程组。,非齐次与齐次线性方程组的概念:,36,齐次线性方程组,易知，,一定是(2)的解，称为零解。,若有一组不全为零的数是(2)的解，称为非零解。,37,有非零解.,系数行列式,定理3：,定理4：,如果齐次线性方程组有非零解，则它的系数行列式必为0。,38,例2：问 取何值时，齐次线性方程组 有非零解？,解：,齐次方程组有非零解，则,所以 或 时齐次方程组有非零解。,39,对于n元齐次线性方程组的Cramer法则的推论，常被用来解决解析几何的问题。,例3:,解：,四个平面相交于一点，即线性方程组,有唯一解。,40,从另一角度看，形式上可以把,看作是四元,线性方程组,的一组非零解。,因为齐次线性方程组有非零解的充要条件是,所以，四平面相交于一点的条件为,41,例4：,已知三次曲线,在四个点,处的值为,试求系数,解：,42,若用Cramer法则求此方程组的解，有,（考虑范德蒙德行列式）,43,44,课堂练习：,P33 1.10 1.13 1.15(1),思考题:,当线性方程组的系数行列式为零时,能否用克拉默法则解方程组?为什么?此时方程组的解为何?,解答:,不能,此时方程组的解为无解或有无穷多解.,
