一般说来 , 低阶行列式的计算比高阶行列式的计算要简便
于是 , 我们自然地考虑用低阶行列式来表示高阶行列式的问题
为此 , 先引进余子式和代数余子式的概念
在n阶行列式中 , 把(i , j)元a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aij的余子式 ,
记作Mij
记Aij=(‒1)i+jMij ,
Aij叫做(i , j)元aij的代数余子式
例如四阶行列式D=
中(3 ,
2)元a32的余子式为M32==
代数余子式为A32=(‒1)3+2M32=‒M32
引理 一个n阶行列式 , 如果其中第i行所有元素除(i ,
j)元aij外都为零
那么这行列式等于aij与它的代数余子式的乘积 ,
即D=aijAij
也就是说当一行中只有一个非零元素时
行列式的值就是这个非零元素与它的代数余子式的乘积
例如
=a11
a22
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)
或D=a1jA1j+a2jA2j+⋯+anjAnj(j=1
, 2 , ⋯ , n)
这个定理叫做行列式按行(列)展开法则
利用这一法则并结合行列式的性质 , 可以简化行列式的计算
例如:=
=
=
例12
按第一行展开:
1.
划掉第 1 行第 1
列:
2.
划掉第 1 行第 2
列:
3.
划掉第 1 行第 3
列:
4.
划掉第 1 行第 4
列:
展开式:
即:
例15证明范德蒙德行列式
其结论为:n阶范德蒙德行列式等于所有满足“行标大于列标”的的乘积,
(注:为乘积符号,展开后包含等所有两两差的因子)
证:
1.基础步:验证n=2时成立当n=2时,2阶范德蒙德行列式为:
根据2阶行列式的计算规则(主对角线乘积减副对角线乘积):
而按结论公式,n=2时,与计算结果一致,
故n=2时成立。
2.归纳假设:假设n-1阶范德蒙德行列式成立
假设对任意n-1阶范德蒙德行列式,其结论成立,即:
3.归纳递推:证明n阶范德蒙德行列式成立
对n阶行列式进行行变换(行列式行变换不改变行列式值),
消去最后一行的高次项:
将第n-1行乘以后加到第n行;
将第n-2行乘以后加到第n-1行;
...
将第1行乘以后加到第2行。
变换后的行列式为:
根据行列式按第一列展开法则
(第一列除第一个元素外均为0,
展开后仅保留第一个元素与对应代数余子式的乘积):
,其中是第一行第一列元素的余子式,
即划去第一行第一列后剩余的n-1阶行列式:
将每一列的公因子(i=2,3,...,n)提出
(行列式每列提公因子不改变行列式值):
注意到上式中的n-1阶行列式正是归纳假设中的,代入归纳假设的结论:
合并两个乘积项,恰好覆盖所有的,即:
因此,n阶范德蒙德行列式成立。
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≠j)或a1iA1j+a2iA2j+⋯+aniAnj=0
(i≠j)
例13:3阶行列式
1.选定,计算代数余子式
2.取,,验证不同行的代数余子式乘积之和:
说明第1行的元素与第2行的代数余子式乘积之和为0。
综合定理2及其推论 , 有关于代数余子式的重要性质:
或
例14:3阶行列式
1.选定,计算代数余子式
2
按第2行展开求:
3.
取,,验证不同行的代数余子式乘积之和:
说明第1行的元素与第2行的代数余子式乘积之和为0。