线性代数 §1.2 n阶行列式 习题与答案(2)

2019-08-31 15:53

第一章 行列式 —— §1.2 n阶行列式

②综合考察行标与列标的排列:若该项中各元素的行标构成的排列

的逆序数为S,列标构成的排列的逆序数为T,则S+T为偶数时,该项取正号;S+T为为奇数时,该项取负号。

亦即,含ai1j1ai2j2?ainjn的项应带符号为(?1)N(i1i2?in)?N(j1j2?jn)。

于是n阶行列式所表示的代数和中的一般项为

(?1)N(i1i2?in)?N(j1j2?jn)ai1j1ai2j2?ainjn。(课本P10)

显见,①为②的特例。

【例16】在5阶行列式中,含a32a23a15a41a54或含a12a41a55a24a33的两项各取什么符号?

【解】由于该两项的行标未按自然数顺序排列,故

含a32a23a15a41a54的项应取符号为

(?1)N(32145)?N(23514)?(?1)3?4??1,为负号,

含a12a41a55a24a33的项应取符号为

(?1)N(14523)?N(21543)?(?1)4?4??1,为正号。

⑷ n阶行列式的展开式:(课本P10)

n阶行列式的展开式有两种表达方式,一种较为简单,是将各项元素

的行标按自然数顺序排列形式的表达式,另一种是各项元素任意排列的表达式。具体分别叙述如下:

①各项元素的行标按自然数顺序排列时:

6

第一章 行列式 —— §1.2 n阶行列式

a11a21?an1其中,(?1)这里,

a12?a1na22?a2n???an2?annN(i1i2?in)?1?i1,i2,?,in?n? (?1)N(i1i2?in)a1i1a2i2?anin。

a1i1a2i2?anin称为n阶行列式的一般项。

?为连加号,表示对该符号下的所有项求和。

于是,n阶行列式展开后是n!个项的和,各项都含两个因素:

1》n个来自不同行和不同列的元素的乘积,

2》将一个项的n个元素的行标按自然数顺序排列后,该项的符号

由列标的排列数的奇偶性确定为(?1)②一般情况下:

N(i1i2?in)。

a11a21?an1a11?a1na22?a2n???an2?ann?j1j2?jn遍取所有n级排列?(?1)N(j1j2?jn)a1j1a2j2?anjn

?i1i2?in遍取所有n级排列j1j2?jn?(?1)N(i1i2?in)?N(j1j2?jn)ai1j1ai2j2?ainjn

其中,(?1)的普通形式。

N(i1i2?in)?N(j1j2?jn)ai1j1ai2j2?ainjn是n阶行列式的一般项

于是,n阶行列式展开后是n!个项的和,各项都含两个因素:

1》n个来自不同行和不同列的元素的积。

2》一个项的符号由行标的排列数与列标的排列数的和的奇偶性确

定为(?1)N(i1i2?in)?N(j1j2?jn)。

【例17】求4阶行列式中带负号且包含因子a11和a23的所有项。

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第一章 行列式 —— §1.2 n阶行列式

【解】4阶行列式中,当行标按自然数顺序排列后,包含因子a11和a23的项为(?1)a11a23a3ia4j其中,i,j可以分别是2,4之一。

由于2,4两个数可以产生两个不同的排列24和42,所以,4阶行

列式中包含因子a11和a23的所有项可以为(?1)N(1324)Na11a23a32a44或

(?1)N(1342)a11a23a34a42两项,

但题目要求的是带负号的项,而因为N(1324)?1为奇数,

N(1342)?2为偶数,故4阶行列式中带负号且包含因子a11和a23的所有

项只有一个,为(?1)N(1324)a11a23a32a44??a11a23a32a44。

【例18】判断a14a23a31a42,a11a23a32a44,a11a24a33a44以及a31a24a43a12是

a11否为四阶行列式D?a12a22a32a42a13a23a33a43a14a24a34a44中的一项?

a21a31a41【解】①a14a23a31a42的行标为1234,这4个元素来自不同的行,列标为4312,这4个元素来自不同的列。由于行标已按自然数顺序排列,其符号应为

(?1)N(4312)?(?1)5??1,故a14a23a31a42不是4阶行列式中的一项;

②a11a23a32a44的行标为1234,这4个元素来自不同的行,列标为

1324,这4个元素来自不同的列。由于行标已按自然数顺序排列,其符号应为(?1)N(1324)?(?1)1??1,故a11a23a32a44不是4阶行列式中的一项;

③a11a24a33a44的行标为1234,这4个元素来自不同的行,列标为

1434,这4个元素中a24和a44都来自相同的第4列。故a11a24a33a44不是4

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第一章 行列式 —— §1.2 n阶行列式

阶行列式中的一项;

④a31a24a43a12的行标为3241,这4个元素来自不同的行,列标为1432,这4个元素来自不同的列。其符号应为(?1)故a31a24a43a12不是4阶行列式中的一项;

N(3241)?N(1432)?(?1)4?3??1,

)【例19】若(?1N(i432k)?N(521j4)ai5a42a3ja21a4k是五阶行列式aij的一项,则

j,j,k应为何值?此时该项的符号是什么?(课本P11例2)

【解】①由于行列式定义规定每一项的元素来自不同行不同列,故五阶行列式的项中,行标和列标都只能是1,2,3,4,5这五个数字的排列,从而,该项的列标52j14中的j只能是3,该项的行标i432k中的i和k只能从1和5中选择,于是i?1,k?5或i?5,k?1,综合起来,应得两组答案:

i?1,j?3,k?5或i?5,j?3,k?1。

②当i?1,j?3,k?5时,该项的符号是

(?1)N(14325)?N(52314)?(?1)3?6??1,

即?a15a42a33a21a54是五阶行列式aij的一项;

当i?5,j?3,k?1时,该项的符号是

(?1)N(54321)?N(52314)?(?1)10?6??1,

即a55a42a33a21a14是五阶行列式aij的一项。

a【例20】计算行列式

b0h0e000f0。

00gcd 9

第一章 行列式 —— §1.2 n阶行列式

【解】由于该4阶行列式的各项中,只要含有一个0元素,该项就为0,所以,要计算该4阶行列式,只须找到其由不同行不同列的4个非0元素相乘的所有项。

考虑到来自不同行及不同列的要求,该4阶行列式不为0的项,使

行标按自然数顺序排列后,只有含adfh及含bdfg的两个,

而含adfh的项,其符号为(?1)N(1342)?(?1)2??1,知该项为adfh,

?(?1)3??1,知该项为

含bdfg的项,其符号为(?1)N(2341)?bdfg,

a从而,

b0h0e000f00101101001000011?adfh?bdfg。

00gcd【例21】用行列式定义计算。(课本P11)

【解】用aij表示行列式中第i行第j列元素,

由于该4阶行列式的各项中,只要含有一个0元素,该项就为0,所

以,要计算该4阶行列式,只须找到其不为0的所有项。而要得到非0项,项中各元素必须非0!

【解法一】第一行若取a12,这样第二行无论取a21还是a23,第三行都必然取到0,这样无法得到非0项;

第一行若取a14,这样第二行无论取a21还是a23,第三行都必然

取a32,

10


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