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行列式是高等代数的一个重要问题,行列式的计算是研究线性方程组、矩阵及矩阵特征值的基础。行列式的计算灵活多变,技巧性很强,选取合适的方法可以使计算简洁方便。下面从一个例题入手,论述一下行列式的多种计算方法。
常用方法:
首先给出行列式的几种常用的计算方法。
1.定义法
N阶行列式等于所有取自不同行不同列的n个元素的乘积的代数和。即
优点:通用,原则上所有行列式都可以利用定义计算;缺点:计算量大,以N阶行列式为例,其展开式有n!个,随着结束的增大,计算繁琐。
适用条件:低阶稀疏行列式可考虑此法。
2.化三角形法
利用行列式的性质,把行列式化为上(下)三角形行列式,再利用三角形行列式的结论,得出行列式的值。
适用条件:多数情况下,可以考虑与其他方法结合,先利用行列式的性质做保值变形,再化三角形行列式,详见例1。
3.降阶法
利用代数余子式法,按行(列)展开,将N阶行列式化为N个N-1阶行列式。以此类推,一直将N阶行列式降阶至多个2阶行列式。
适用条件:某一行(列)含有较多零元素的行列式,可以考虑此法;对于一般行列式,建议将行列式的展开定理与行列式性质结合使用, 即先利用性质将行列式的某一行(或某一列)化成仅含一个非零元素,然后按此行(列)展开,化成低一阶的行列式。
4.拆列法
将行列式某一行的元素都看作两个数的和,由行列式的性质,将原行列式拆成两个行列式的和。
优点:可简化计算;缺点:通用性不强。
适用条件:很多情况下,用来求解字母形的行列式。
5.镶边法(升阶法)
与降阶法过程相反:一个行列式如果某一行(列)除了某个元素外,其余全部为零,可以利用降阶法将N阶行列式按行(列)展开转化为N-1阶行列式。反之,为了方便计算,也可以在原行列式中加上一行一列,把一个N阶行列式转化为一个N 1阶行列式。
适用条件:得行列式每行或每列有相同的部分,通过升阶之后,利用行列式的性质可以将绝大部门元素化为零。常采用的镶边方式:首行首列、首行末列、末行首列,末行末列。
6.递推法
利用行列式的性质,找出N阶行列式与N-1阶(或更低阶)行列式的递推关系,根据较低阶初始行列式的值和上述递推关系,计算出N阶行列式的值。
常见的两种类型:
适用条件:较低阶行列式具有相同的结构,容易找出递推关系。
7.数学归纳法
利用不完全归纳法找出行列式的猜想值,再用数学归纳法给出证明。
适用条件:對于一个给定的行列式,猜想值很难确定,所以此法一般适用于证明行列式等式。
8.析因法
作者简介
郑金玲(1983.07—),汉族,女,山东济南,大学本科,硕士学位,讲师,应用数学及教育管理。
常用方法:
首先给出行列式的几种常用的计算方法。
1.定义法
N阶行列式等于所有取自不同行不同列的n个元素的乘积的代数和。即
优点:通用,原则上所有行列式都可以利用定义计算;缺点:计算量大,以N阶行列式为例,其展开式有n!个,随着结束的增大,计算繁琐。
适用条件:低阶稀疏行列式可考虑此法。
2.化三角形法
利用行列式的性质,把行列式化为上(下)三角形行列式,再利用三角形行列式的结论,得出行列式的值。
适用条件:多数情况下,可以考虑与其他方法结合,先利用行列式的性质做保值变形,再化三角形行列式,详见例1。
3.降阶法
利用代数余子式法,按行(列)展开,将N阶行列式化为N个N-1阶行列式。以此类推,一直将N阶行列式降阶至多个2阶行列式。
适用条件:某一行(列)含有较多零元素的行列式,可以考虑此法;对于一般行列式,建议将行列式的展开定理与行列式性质结合使用, 即先利用性质将行列式的某一行(或某一列)化成仅含一个非零元素,然后按此行(列)展开,化成低一阶的行列式。
4.拆列法
将行列式某一行的元素都看作两个数的和,由行列式的性质,将原行列式拆成两个行列式的和。
优点:可简化计算;缺点:通用性不强。
适用条件:很多情况下,用来求解字母形的行列式。
5.镶边法(升阶法)
与降阶法过程相反:一个行列式如果某一行(列)除了某个元素外,其余全部为零,可以利用降阶法将N阶行列式按行(列)展开转化为N-1阶行列式。反之,为了方便计算,也可以在原行列式中加上一行一列,把一个N阶行列式转化为一个N 1阶行列式。
适用条件:得行列式每行或每列有相同的部分,通过升阶之后,利用行列式的性质可以将绝大部门元素化为零。常采用的镶边方式:首行首列、首行末列、末行首列,末行末列。
6.递推法
利用行列式的性质,找出N阶行列式与N-1阶(或更低阶)行列式的递推关系,根据较低阶初始行列式的值和上述递推关系,计算出N阶行列式的值。
常见的两种类型:
适用条件:较低阶行列式具有相同的结构,容易找出递推关系。
7.数学归纳法
利用不完全归纳法找出行列式的猜想值,再用数学归纳法给出证明。
适用条件:對于一个给定的行列式,猜想值很难确定,所以此法一般适用于证明行列式等式。
8.析因法
作者简介
郑金玲(1983.07—),汉族,女,山东济南,大学本科,硕士学位,讲师,应用数学及教育管理。