摘 要: 本文主要介紹幾種常見的行列式的解題方法,即箭型行列式解題法,全加法、加邊法、遞推法等,并舉例說明,使學生能更好地求解這類行列式。
關鍵詞: 行列式 全加法 加邊法 遞推法
在各種高等代數(shù)書和線性代數(shù)書中都有很多計算行列式的方法,也有很多這方面的文章,本文主要就幾種常見的類型的解題加以闡述,使學生更容易求解行列式的值。
用定義法求行列式的值,以及求三角型行列式的值非常容易,本文就不再闡述。下面主要介紹:箭型行列式的解法,全加法,加邊法,遞推法。
一、箭型行列式(三條線行列式)求解方法
除了第一行、第一列元素及主對角線元素非零外(或最后一行、最后一列和主對角線元非零外)其余位置全為零的行列式我們稱之為箭型或爪型行列式,它的解題思路為:利用行列式性質把外圍兩條邊中的一條邊消掉,把此行列式化為上三角或者下三角,從而計算出行列式值。如下例:
例1.D=a b … bc a … 0… … …c 0 … a(a≠0,i=1,…,n)
解:這種行列式就是爪型行列式中的一種。我們把所有第i+1(i=1,…,n)列的-倍都加到第一列上來,得:
D=a b … bc a … 0… … …c 0 … a=a- b … b 0 a … 0 … … … 0 0 … a=(a-)a…a.
還有一些行列式可以轉化為箭型行列式,如下例。
例2.D=a x … xx a … x… … … x x … a(a≠x,i=1,2,…,n)
解題思路:此題主對角線以外的元素相同,可以利用行列式性質化成箭型行列式,進而化成上三角或下三角得到行列式的值。
解:將第一行乘以(-1)倍加到其他各行上去得到,接著每一列分別提出a-x,i=1,…,n,然后將每一列加到第一列:
D= a x … xx-a a-x … 0 … … …x-a 0 … a-x=(x-a)…(x-a) … -1 1 … 0 … … … -1 0 … 1=(x-a)…(x-a) … 0 1 … 0 … … … 0 0 … 1=(x-a)…(x-a)[++…+](a≠x,i=1,2,…,n)
二、所有行(列)對應元素相加后相等的行列式的求解方法(全加法)
這種行列式的特點是所有行(列)對應元素相加后相等的行列式。解題思路是將所有列(行)元素全都加到第一列(行),然后提取這一列(行)的公因子,進而求得行列式的值。
例3.求n階行列式D= a b … b b a … b… … … b b … a的值。
解:D= a b … b b a … b… … … b b … ac+…+ca+(n-1)b b … ba+(n-1)b a … b … … …a+(n-1)b b … a
c÷[a+(n-1)b][a+(n-1)b] 1 b … b 1 a … b… … … 1 b … ar-r(i=2,…,n) [a+(n-1)b] 1 b … b 0 a-b … 0… … … 0 0 … a-b=[a+(n-1)b](a-b)(此題也可轉化成箭型行列式再計算)
三、加邊法(升階法)解行列式
加邊法就是在原來行列式的基礎上填上一行一列,要保持行列式值不變。加邊(升階)的目的是將行列式化簡達到降階的目的,從而計算出行列式的值。
例5.計算n行列式D=a+b a … a a a+b …
解:這個行列式可以直接化為箭型行列式來計算。為了介紹加邊法,我們采用加邊法計算此題。
現(xiàn)在已經化為了箭型行列式,然后按照箭型行列式的計算方法計算即可。
計算得D=D=(b…b)(1+)。
四、遞推法解行列式
此法的要點是利用已給行列式D的特點,建立起同類型的n階行列式和n-1階(或更低階)行列式之間的關系式,這個關系式叫遞推關系式,進而求出行列式的值。
整理上式得到:
聯(lián)立(2)(3)兩式,解得D=5-4。
本題是降階即按列展開和遞推公式同時使用,很多題都是多種方法結合使用的,同學們要注意這一點。
很多行列式的解題方法都可以用到上面的幾種方法,或者幾種方法結合使用,或者通過化簡得到上述行列式的形式,從而解得行列式。
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