线性代数课件1-1-2n阶行列式的定义.ppt
第一章 行列式,一.二（三）阶行列式,二.排列与逆序,三.n 阶行列式的定义,四.行列式的性质,五.行列式按行（列）展开,六.Cramer 法则,行列式概念的形成,行列式的基本性质及计算方法,（定义）,利用行列式求解线性方程组,本章安排,本章主要讨论以上三个问题。,首先来看行列式概念的形成,问题的提出：,分析二、三元线性方程组求解过程,二阶、三阶行列式的概念,引出,第一节 二阶与三阶行列式,1.二阶行列式,二元线性方程组：,由消元法，得,得,同理，得,于是，当,时，方程组有唯一解,为便于记忆，采用记号,称,为二阶行列式,其中，数,称为二阶行列式元素,为行标，表明元素位于第 行,为列标，表明元素位于第 列,注：,(1)二阶行列式 算出来是一个数。,(2)运算方法：对角线法则,主对角线上元素之积 副对角线上元素之积,因此，上述二元线性方程组的解可表示为,综上，令,则，,称 D 为方程组的系数行列式。,例1：,解方程组,解：,因为,所以,2.三阶行列式,类似地，为讨论三元线性方程组,记,称为三阶行列式,其中，数,称为元素,为行标，,为列标。,注：,(1)三阶行列式 算出来也是一个数。,(2)运算方法：对角线法则,例：,对于三元线性方程组，若其系数行列式,可以验证，方程组有唯一解:,其中:,第二节 n阶行列式的的定义,定义1：,由自然数1，2，n 组成的一个有序数组 称为一个 n 级排列。,例如：,12345 54321,51234 42135,53214 53124,都是数1，2，3，4，5的排列。,回忆：n个数的不同排列共有 个。,n!,自然排列：,按数的大小次序，由小到大排列：,思考：,n级排列中，自然排列只有一种,除此之外，任一n级排列都一定出现较大数码排在较小数码之前的情况。,12345.n,一、排列,定义2,1）在一个排列中，若某个较大的数排在某个较小的 数前面，就称这两个数构成一个逆序。,2）一个排列中出现的逆序的总数称为这个排列的,奇排列：,逆序数为奇数的排列。,偶排列：,逆序数为偶数的排列。,逆序数，,定义3,计算排列的逆序数的方法：,法 1：,n个数的任一n级排列，先看数1，看有多少个比1大的数排在1前面，记为,再看有多少个比2大的数排在2前面，记为,继续下去，最后至数n，前面比n大的数显然没有，,则此排列的逆序数为,例1,是偶排列。,是奇排列。,法 2：,n 级排列,的逆序数,法3：,例2：,求排列 3，2，5，1，4 的逆序数。,解：,（法1）,（法2）,（法3）,例3：,求排列 4，5，3，1，6，2 的逆序数。,考虑，在 1，2，3 的全排列中,有 个偶排列：,有 个奇排列：,123，231，312,132，213，321,3,3,一般说来，在n个数码的全排列中，奇偶排列各占一半,定义4：,把一个排列中的任意两个数交换位置，其余数码不动，叫做对该排列作一次对换，简称对换。,将相邻的两个数对换，称为相邻对换。,定理1：,对换改变排列的奇偶性。,证明思路：,先证相邻两数的对换，再证一般对换。,定理2：,时，n个数的所有排列中，奇偶排列各占,一半，各为,个。,证明：,设n个数的排列中，,奇排列有 p 个，偶排列有 q 个，,则 pqn！,对 p 个奇排列，施行同一对换，,则由定理1得到 p 个偶排列。（而且是p个不同的偶排列）,因为总共有 q 个偶排列，所以,同理,所以,二.3阶行列式的规律,观察三阶行列式,寻找规律：,1.三阶行列式是 3！项的代数和。,2.每一项都是取自不同行、不同列的 3 个元素的乘积。,3.（每项的符号规律）,其任一项可写成：,其中,是123的一个排列,当,是偶排列时，项,取正号,当,是奇排列时，项,取负号,根据二、三阶行列式的构造规律，我们来定义 n 阶行列式,定义5：,n 阶行列式,指的是n！项的代数和，,其中每一项都是取自不同行、不同列的 n 个元素的乘积，,其一般项为,这里,是12n的一个排列,当,是偶排列时，项前面带正号,当,是奇排列时，项前面带负号,三.n 阶行列式的定义,即,其中,表示对所有n元排列取和,注：,(1)当n=1时，一阶行列式,此处,不是a的绝对值，,例如行列式,定义表明，计算n阶行列式，首先必须作出所有的可能的位于不同行、不同列的n个元素的乘积，把这些乘积的元素的第一个下标（行标）按自然顺序排列，然后看第二个下标（列标）所成的奇偶性来决定这一项的符号。,例4,写出四阶行列式中含有因子,的项。,例5,若,为四阶行列式的项，试确定i与k，使前两项带正号，后一项带负号。,例7,计算四阶行列式,例6,计算行列式,四个特殊行列式,(1),上三角形行列式（主对角线下侧元素都为0）,(2),下三角形行列式（主对角线上侧元素都为0）,(3),（显然）,(4),定理3,在行列式中,的符号等于,证明：,由行列式定义可知，确定项,的符号，,需要把各元素的次序进行调动，使其行标成自然排列。,为此，我们先来研究若交换项（1）中某两个元素的位置时，其行标和列标排列的奇偶性如何变化。,对换任意两元素，相当于项（1）的元素行标排列及列标排列同时经过一次对换。,设对换前行标排列的逆序数为s，列标排列的逆序数为t。,设经过一次对换后行标排列的逆序数为,列标排列的逆序数为,由定理，对换改变排列的奇偶性,所以，,是奇数,也是奇数,所以,是偶数，,即,是偶数，,所以,与,同时为奇数或同时为偶数。,即，交换项（1）中任意两个元素的位置后，其行标和列标所构成的排列的逆序数之和的奇偶性不变。,另一方面，经过若干次对换项（1）中元素的次序，总可以 把项（1）变为,所以,得证。,由此，得行列式的等价定义,作 业,习题一：1；4（1）（2）（4）；7（1）,
