行列式计算的归纳
線性代數(shù)真難,而且這個(gè)學(xué)期就要結(jié)課。學(xué)到現(xiàn)在(矩陣的分塊),個(gè)人感覺(jué)最難的還是行列式的計(jì)算。哎哎。不過(guò)好在這些東西很有套路性,經(jīng)過(guò)一番學(xué)習(xí)后,我就來(lái)總結(jié)一下——
行列式的分類(lèi)
第一類(lèi) 范德蒙德行列式
占坑
第二類(lèi) 箭頭行列式(爪型行列式)
此類(lèi)行列式以形狀酷似箭頭而得名。
如下是一個(gè)箭頭行列式。
(Dn =left| {egin{array}{*{20}{c}}
{x1}&p&p& cdots &p\
q&{x2}&{}&{}&{}\
q&{}&{x3}&{}&{}\
vdots &{}&{}& ddots &{}\
q&{}&{}&{}&{xn}
end{array}} ight|)
要計(jì)算這種行列式,只需設(shè)法將箭頭的任意一側(cè)消去,得到一個(gè)三角行列式后即可快速計(jì)算。
現(xiàn)在以消去左箭頭,即第一列為例:
若想消去第一列的第二個(gè)元素q,則將第二列整體乘以(-frac{q}{x2})后加到第一列,得到
(Dn =left| {egin{array}{*{20}{c}}
{x1 + p( - frac{q}{{x2}})}&p&p& cdots &p\
0&{x2}&{}&{}&{}\
q&{}&{x3}&{}&{}\
vdots &{}&{}& ddots &{}\
q&{}&{}&{}&{xn}
end{array}} ight|)
若想消去第一列的第三個(gè)元素q,則將第三列整體乘以(-frac{q}{x3})后加到第一列,得到
(Dn =left| {egin{array}{*{20}{c}}
{x1 + p( - frac{q}{{x2}})+p( - frac{q}{{x3}})}&p&p& cdots &p\
0&{x2}&{}&{}&{}\
0&{}&{x3}&{}&{}\
vdots &{}&{}& ddots &{}\
q&{}&{}&{}&{xn}
end{array}} ight|)
這個(gè)操作重復(fù)多次,直到得到上三角行列式
(Dn =left| {egin{array}{*{20}{c}}
{x1 - pqsumlimits_{i = 2}^n {_{}} frac{1}{{xi}}}&p&p& cdots &p\
{}&{x2}&{}&{}&{}\
{}&{}&{x3}&{}&{}\
{}&{}&{}& ddots &{}\
{}&{}&{}&{}&{xn}
end{array}} ight|)
解得
(Dn = (x1 - pqsumlimits_{i = 2}^nfrac{1}{{xi}})prodlimits_{i = 2}^n {xi}).
第三類(lèi) 兩三角型行列式
(Dn = left| {egin{array}{*{20}{c}}
{x1}&b&b& cdots &b\
a&{x2}&b& cdots &b\
a&a&{x3}& cdots &b\
cdots & cdots & cdots & cdots & cdots \
a&a&a& cdots &{xn}
end{array}} ight|)
兩三角形行列式就像所有的0都被填滿(mǎn)了的上三角和下三角行列式。主對(duì)角線上下的元素都分別為(a)和(b)
1.當(dāng)(a=b)時(shí):
(Dn = left| {egin{array}{*{20}{c}}
{x1}&a&a& cdots &a\
a&{x2}&a& cdots &a\
a&a&{x3}& cdots &a\
cdots & cdots & cdots & cdots & cdots \
a&a&a& cdots &{xn}
end{array}} ight|)
如果能把主對(duì)角線下(或者上)方的所有a消去,得到一個(gè)箭頭行列式,再套用上面的方法,那么問(wèn)題便可解決。
要想消去(a)得到(0),經(jīng)過(guò)觀察發(fā)現(xiàn),第二列及其之后的所有列的第一個(gè)元素都是(a),那么讓從第二行開(kāi)始的每一行都減去第一行即可。得到
(Dn = left| {egin{array}{*{20}{c}}
{x1}&a&a&a&a\
{a - x1}&{x2 - a}&{}&{}&{}\
{a - x1}&{}&{x3 - a}&{}&{}\
cdots &{}&{}& ddots &{}\
{a - x1}&{}&{}&{}&{xn}
end{array}} ight|)
化成箭頭行列式:
(Dn = left| {egin{array}{*{20}{c}}
{x1 + a(x1 - a)sumlimits_{i = 2}^n {frac{1}{{xi - a}}} }&a&a&a&a\
0&{x2 - a}&{}&{}&{}\
0&{}&{x3 - a}&{}&{}\
vdots &{}&{}& ddots &{}\
0&{}&{}&{}&{xn}
end{array}} ight|)
解得(Dn=[x1 + a(x1 - a)sumlimits_{i = 2}^n {frac{1}{{xi - a}}}]prodlimits_{i = 2}^n {(xi-a)})
2.當(dāng)(a≠b)時(shí)
(Dn = left| {egin{array}{*{20}{c}}
{x1}&b&b& cdots &b\
a&{x2}&b& cdots &b\
a&a&{x3}& cdots &b\
cdots & cdots & cdots & cdots & cdots \
a&a&a& cdots &{xn}
end{array}} ight|)
總結(jié)
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