n阶行列式等于所有取自不同行不同列的n个元素的乘积的代数和,逆序数为偶数时带正号,逆序数为奇数时带负号,共有n!项。
简介
按照一定的规则,由排成正方形的一组(n个)数(称为元素)之乘积形成的代数和,称为n阶行列式。
例如,四个数a、b、c、d所排成二阶行式记为 ,它的展开式为ad-bc。
九个数a1,a2,a3;b1,b2,b3;c1,c2,c3排成的三阶行列式记为 ,它的展开式为a1b2c3+a2b3c1+a3b1c2-a1b3c2-a2b1c3-a3b2c1. 行列式起源于
线性方程组的求解,在数学各分支有广泛的应用。在代数上,行列式可用来简化某些表达式,例如表示含较少未知数的线性方程组的解等。
在1683年,日本的关孝和最早提出了行列式的概念及它的展开法。莱布尼兹在1693年(生前未发表)的一封信中,也宣布了他关于行列式的发现。
定义
定义1 n阶行列式
等于所有取自不同行不同列的n个元素的乘积
的代数和,这里 是1,2,...,n的一个排列,每一项都按下列规则带有符号:当 是偶排列时带有正号,当 是奇排列时带有负号。这一定义可写成
这里 表示对所有n级排列求和, 表示排列 的逆序数。
由定义1立即看出,n阶行列式是由n! 项组成的。
n阶行列式的性质
性质1 行列互换,行列式不变。
性质2 把行列式中某一行(列)的所有元素都乘以一个数K,等于用数K乘以行列式。
性质3 如果行列式的某行(列)的各元素是两个元素之和,那么这个行列式等于两个行列式的和。
性质4 如果行列式中有两行(列)相同,那么行列式为零。(所谓两行(列)相同就是说两行(列)的对应元素都相等)
性质5 如果行列式中两行(列)成比例,那么行列式为零。
性质6 把一行(列)的倍数加到另一行(列),行列式不变。
性质7 对换行列式中两行(列)的位置,行列式反号。
n阶行列式的计算
首先给出代数余子式的定义。
定义2 在行列式
中划去元素aij所在的第i行第j列,剩下的(n-1)2个元素按原来的排法构成一个n-1阶的行列式Mij,称Mij为元素aij的余子式,Aij=(-1)i+j Mij称为元素的
代数余子式。
定理 设
Aij表示元素aij的代数余子式,则下列公式成立:
范德蒙德行列式
行列式
称为n级的范德蒙德(Vandermonde)行列式。可以证明:对任意的 n(n≥2),n阶范德蒙德行列式等于a1,a2,...,an这n个数的所有可能的差ai-aj(1≤j