线性代数同济第六版笔记:1-行列式
2 全排列和对换
一、排列及其逆序数
- 标准次序:例如n 个不同的自然数,可规定由小到大为标准次序。
- 逆序数:当某一对元素的先后次序与标准次序不同时,就说它构成1个逆序。一个排列中所有逆序的总数叫做这个排列的逆序数。
- 奇排列:逆序数为奇数的排列叫做奇排列。
- 偶排列:逆序数为偶数的排列叫做偶排列。
二、对换
- 对换:在排列中,将任意两个元素对调,其余的元素不动,这种作出新排列的手续叫做对换。
- 相邻对换:将相邻两个元素对换,叫做相邻对换。
- 定理1:一个排列中的任意两个元素对换,排列改变奇偶性.
- 推论:奇排列对换成标准排列的对换次数为奇数,偶排列对换成标准排列的对换次数为偶数.
3 n阶行列式的定义
- 主对角线以下(上)的元素都为0 的行列式叫做上(下)三角形行列式。
- 主对角线以下和以上的元素都为0 的行列式叫做对角行列式。
4 行列式的性质
- 性质1:行列式与它的转置行列式相等.
- 性质2:对换行列式的两行(列),行列式变号.
- 推论:如果行列式有两行(列)完全相同,则此行列式等于零.
- 性质3:行列式的某一行(列)中所有的元素都乘同一数k,等于用数k乘此行列式.(记作ri×kr_i ×k(或ci×kc_i×k)).
- 推论:行列式中某一行(列)的所有元素的公因子可以提到行列式记号的外面.(记作ri÷k(或ci÷k)r_i÷k (或c_i÷k)).
- 性质4:行列式中如果有两行(列)元素成比例,则此行列式等于零.
性质5:若行列式的某一行(列)的元素都是两数之和,例如第i 行的元素都是两数之和:
D=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜a11⋮ai1+a‘i1⋮an1a12⋮ai2+a‘i2⋮an2⋯⋯⋯a1n⋮ain+a‘in⋮ann⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟D= \left(\begin{array}{ccc}a_{11}&a_{12}&\cdots &a_{1n}\\\vdots & \vdots & & \vdots \\a_{i1}+a^`_{i1} &a_{i2}+a^`_{i2} &\cdots & a_{in}+a^`_{in}\\\vdots & \vdots & & \vdots \\a_{n1}&a_{n2}&\cdots &a_{nn}\\\end{array}\right)
则D等于下列2个行列士只和:
D=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜a11⋮ai1⋮an1a12⋮ai2⋮an2⋯⋯⋯a1n⋮ain⋮ann⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟+⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜a11⋮a‘i1⋮an1a12⋮a‘i2⋮an2⋯⋯⋯a1n⋮a‘in⋮ann⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟ D= \left( \begin{array}{ccc}a_{11}&a_{12}&\cdots &a_{1n}\\\vdots & \vdots & & \vdots \\a_{i1} &a_{i2}&\cdots & a_{in}\\\vdots & \vdots & & \vdots \\a_{n1}&a_{n2}&\cdots &a_{nn}\\\end{array} \right) + \left( \begin{array}{ccc}a_{11}&a_{12}&\cdots &a_{1n}\\\vdots & \vdots & & \vdots \\a^`_{i1} &a^`_{i2} &\cdots & a^`_{in}\\\vdots & \vdots & & \vdots \\a_{n1}&a_{n2}&\cdots &a_{nn}\\\end{array} \right)性质6:把行列式的某一行(列)的各元素乘同一数然后加到另一行(列)对
应的元素上去,行列式不变.
5 行列式按行(列)展开
- 余子式:在n 阶行列式中,把(i,j)元aija_{ij}所在的第i行和第j列划去后,留下来的n-1阶行列式叫做(i,j)元aija_{ij}的余子式,记作MijM_{ij}。
- 代数余子式:Aij=(−1)i+jMijA_{ij}=(-1)^{i+j}M_{ij},AijA_{ij}叫做(i,j)元aija_{ij}的代数余子式.
- 引理:一个n 阶行列式,如果其中第i行所有元素除(i,j)元aija_{ij}外都为零,那么这行列式等于aija_{ij}与它的代数余子式的乘积,即
D=aijAij
D=a_{ij}A_{ij}
定理2: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
D=ai1Ai1+ai2Ai2+⋯+ainAin(i=1,2,⋯,n)D=a_{i1}A_{i1}+a_{i2}A_{i2}+\cdots+a_{in}A_{in} (i=1,2,\cdots,n)
或D=a1jA1j+a2jA2j+⋯+anjAnj(j=1,2,⋯,n)D=a_{1j}A_{1j}+a_{2j}A_{2j}+\cdots+a_{nj}A_{nj} (j=1,2,\cdots,n)
这个定理叫做行列式按行(列)展开法则。推论:行列式某一行(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ai1Aj1+ai2Aj2+⋯+ainAjn=0,i≠ja_{i1}A_{j1}+a_{i2}A_{j2}+\cdots+a_{in}A_{jn}=0,i\not=j
或a1iAj1+a2iA2j+⋯+aniAnj=0,i≠ja_{1i}A_{j1}+a_{2i}A_{2j}+\cdots+a_{ni}A_{nj}=0,i\not=j
综合定理2及其推论,有关于代数余子式的重要性质:
∑k=1nakiAkj={D,当i=j,0,当i≠j\sum_{k=1}^na_{ki}A_{kj}=\begin{cases}D,当i=j,\\0,当i\not=j\end{cases}
或∑k=1naikAjk={D,当i=j,0,当i≠j\sum_{k=1}^na_{ik}A_{jk}=\begin{cases}D,当i=j,\\0,当i\not=j\end{cases}
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