行列式
(1)每项是n个元素的乘积,这n个元素是从(1)中每行取一个元素、每列取一个元素组成的,可记为
n的顺序为标准来比较排列(p1p2…pn)的逆序数是偶或奇而决定。例如三阶行列式中的项 α12α23α31排列(231)有2个逆序,即2在1之前;3在1之前,所以α12α23α31应带正号;而α12α21α33中(213)的逆序为1,因为这时只有2在 1之前,所以应带负号。
(1)称为n阶行列式,有时简记为|αij|,其中αij称为第i行第j列上的元素或元;当i=j时即αii,称为主对角线(α11α22…αnn)上的元。
因为n个元的所有排列共有n!个,所以|αij|共有n!个项。由此可知,
n的所有排列取和,±符号按上述规则确定。例如,
行列式有多种定义方式,实质上不同的大致有三类:除上述的完全展开式定义外,常见的还有归纳定义和公理化定义等。
行列式的基本性质任一行列式都有以下性质:
(1)行列式A中某行(或列)用同一数k乘,其结果等于kA。
(2)行列式A等于其转置行列式AT(AT的第i行为A的第i列)。
(3)若n阶行列式|αij|中某行 (或列) αij|中划去第i 行和第j列后得到的行列式即n-1阶子式,称为αij的余子式;Aij称为αij的代数余子式。在上式中把 Ait(或Ati)换成Ajt(或Atj),i≠j,即第i行(或列)中各元与第j行(或列)中各元的代数余子式相乘,其结果为零。以上结果可综合写成:
i=j时,δij=1,i≠j时,δij=0。
上面是按某一行(或列)展开,还可以按某几行(或列)展开。在n阶行列式A中取定某k(1≤k≤n)个行(或列),则在这k个行(或列)中的所有k阶子式分别与它的代数余子式的乘积的和为A。这就是拉普拉斯展开式。它由a.-l.柯西于1812年首先证明。
k阶子式的代数余子式是上述 1阶子式αij的代数余子式Aij的推广。设N是从n阶行列式A中划去(n-k)个行和(n-k)个列得到的k阶子式,M是从A中划去N所在的行和所在的列得到的(n-k)阶子式,则M称为N的余子式。如果N 所在的行是i1,i2,…,ik,所在的列分别是j1,j2,…,jk,那么范德蒙德行列式
用数学归纳法可以证明范德蒙德行列式
Aij是αij的代数余子式。
行列式的应用克莱姆规则是用行列式求解线性方程组的一种方法。设有线性方程组
xi=Di/D (i=1,2,…,n), (3)式中Di是将D中第i列中元素αi1,αi2,…,αin分别用b1,b2,…,bn替换得到的行列式。
平面解析几何中过两点(x1,y1)和(x2,y2)的直线方程可用行列式表达如下:
x1,y1)、(x2,y2)为顶点的三角形的面积是
n阶行列式(1)的绝对值可以看作是n维欧几里得空间中以n个向量(αi1,αi2,…,αin)(i=1,2,…,n)为边所张成的超平行六面体的体积。此亦即行列式(1)的几何意义。
设n维欧几里得空间中有一个变换
J≠0时,则下面的积分变量变换公式成立:
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