一、二元线性方程组与二阶行列式
用消元法解二元线性方程组
为消去未知数x2 ,
以a22与a12分别乘上列两方程的两端
即
然后两个方程相减 ,
得(a11a22‒a12a21)x1=b1a22‒a12b2
为消去未知数x1 ,
以a21与a11分别乘上列两方程的两端
即
然后两个方程相减 ,
得(a11a22‒a12a21)x2=a11b2‒b1a21
当a11a22‒a12a21≠0时 ,
求得方程组的解为
式中的分子、分母都是四个数分两对相乘再相减而得
其中分母a11a22‒a12a21是由方程组的四个系数确定的
把这四个数按它们在方程组中的位置
排成二行二列(横排称行、竖排称列)的数表 ,
表达式a11a22‒a12a21称为数表所确定的二阶行列式,并记作
数aij(i=1 , 2 ;
j=1,2)称为行列式的元素或元,
元素aij的第一个下标i称为行标 , 表明该元素位于第i行;
第二个下标j称为列标 , 表明该元素位于第j列
位于第i行第j列的元素称为行列式的(i , j)元,
上述二阶行列式的定义 , 可用对角线法则来记忆 , 参看图1.1
把a11到 a22的实连线称为主对角线 ,
a12到a21的虚连线称为副对角线
于是二阶行列式
就是主对角线上的两元素之积减去副对角线上两元素之积所得的差
利用二阶行列式的概念 ,
式中x1
, x2的分子也可写成二阶行列式,
即b1a22‒a12b2= ,
a11b2‒b1a21=
若记D= ,
D1= ,
D2=
那么
可写成x1== ,
x2==
注意这里的分母D是由方程组的系数所确定的二阶行列式(称系数行列式),
x1的分子D1是用常数项b1 ,
b2替换D中第1列的元素a11 ,
a21所得的二阶行列式
x2的分子D2是用常数项b1 ,
b2替换D中第2列的元素a12 ,
a22所得的二阶行列式
例1求解二元线性方程组
解:
由于D==3‒(‒4)=7≠0
D1==12‒(‒2)=14 ,
D2==3‒24=‒21
因此x1===2
,
x2===‒3
二、三阶行列式
定义1设有9个数排成3行3列的数表
记
=a11a22a33+a12a23a31+a13a21a32‒a11a23a32‒a12a21a33‒a13a22a31
上式称为数表所确定的三阶行列式
上述定义表明三阶行列式含6项
每项均为不同行不同列的三个元素的乘积再冠以正负号
其规律遵循图1.2所示的对角线法则:
图中有三条实线看做是平行于主对角线的连线
三条虚线看做是平行于副对角线的连线
实线上三元素的乘积冠正号 , 虚线上三元素的乘积冠负号
例2计算三阶行列式D=
解: 按对角线法则 , 有
D=1×2×(‒2)+2×1×(‒3)+(‒4)×(‒2)×4‒1×1×4
‒2×(‒2)×(‒2)‒(‒4)×2×(‒3)=‒4‒6+32‒4‒8‒24=‒14.
例3求解方程=0
解:
方程左端的三阶行列式D=3x2+4x+18‒9x‒2x2‒12=x2‒5x+6
由x2‒5x+6=0解得x=2或x=3.
对角线法则只适用于二阶与三阶行列式 , 为研究四阶及更高阶行列式
需要用到全排列的知识 , 然后引出n阶行列式的概念