行列式计算方法
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摘要:本文探讨了行列式的计算方法问题,介绍了 计算n阶行列式的几种行之有效的方法. 除比较常用的定义法,化三角形法,升阶法,数学归纳法等法外,还介绍了利用降阶定理,幂级数变换,换元等B与C分 别为n×m阵与m×n阵,则
证明:设
,由定理2
故,
。
6. 用幂级数变换计算行列式
把一类n阶行列式转化为差分方程,再利用幂级数变换求解差分方程,即可求出行列式的值.
任给一个数列
,则可相应地作出一个幂级数
,将
叫做数列
数
唯一确定数列
数列与幂级数有对应关系.
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.
,把行列式转化为差分方程,引入幂级数变换,通过幂级数的分析运算可求出行列式的值.
解: 将按第1列展开得:
① 此行列式序列是斐波那契数列,开始项为1,2,以后各项均为前两项之和.①式变形为,
设 ②
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用-x乘②式得: ③
用 乘②式得: ④
②+③+④,得:
又 所以
方程 的两根为: 且有
=
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⑤
比较②式与⑤式的系数,得
7. 用换元法计算行列式:此法应用于当以同一个数改变行列式的所有元素时,其各元素的代数余子式容易计算的情形,它基于下面的定理.
定理4 设
则 其中 是元素 的代数余子式.
=
=
=
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例2 计算行列式
解:把 的所有元素都加上-x,得
D的非主对角线元素的代数余子式等于零,而每一个主对角线元素的代数余子式等于主对角线其余元素的积,所以
8. 用拉普拉斯定理计算行列式
定理5 在行列式D中任选k行(或k列),由这k行(或k列)元素组成的一切k阶子式(共可组成 个k阶子式)与它的代数余子式的乘积之和等于行列式D.
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例3 计算
解:将 按第n, n+1行展开,则
继续依上法展开,直到推出 可得
9. 用数学归纳法计算行列式:数学归纳法一般是在已知行列式的结果,或猜出其结果作出严格证明时用的方法.
(论文中附有例12)
10 用逐行(或列)相加减法计算行列式:此法适合这样一类行列式,每相邻两行(列)之间有许多元素相同,且这些相同元素都集中在某个角上,用此法可化出许多零元素来.
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分析:构成本行列式的特点是:第i行元素
即相邻两行的对应元素或差为零或差为1,只有一个元素差为1-.
解:从第2行起,每一行的(-1)倍都加到上一行上,有
每相邻两列之间有许多相同元素(1或0),且最后一行有(n-1)
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个元素都是x,因此可再用相邻两列逐列相减的方法:从第(n-1)列起,每一列的(-1)倍加到后一列上.
(按第1列展开)
注:对于本题第一次所作的变换逐行相减的结果,第二次作了逐列相减变换,得出的行列式,再按第一列展开后,成了两个n-
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