高等数学计算c

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0001例1:计算

002003004000

分析:这是一个四级行列式,在展开式中应该有4!?24项,但由于出现很多的零,所以不等于零的项数就大大减少。具体的说,展开式中的项的一般形式是a1ja2ja3ja4j。显然,如果j1?4,那么a1j?0,

12341从而这个项就等于零。因此只须考虑j1?4的项,同理只须考虑

j2?3,j3?2,j4?1的这些项,这就是说,行列式中不为零的项只有a14a23a32a41,而?(4321)?6,所以此项取正号。故

0001解:

002003004000?(?1)?(4321)a14a23a32a41?(?1)61?2?3?4?24

例2:计算行列式

2x13解:

2xx1xx211。 x 13x1?(?1)?(123)2x?x?x?(?1)?(213)x?1?x?(?1)?(321)1?x?3?(?1)?(132)2x?1?2 2x ?(?1)?(231)x1?3?(?1)?(312)1?1?2

?2x?x?x?x?1?x?1?x?3?2x?1?2?x?1?3?1?1?2?2x?x?4x?232。

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a11a12...0...a1n......例3:计算

0...0a22...a2n...ann

分析:展开式中的项的一般形式是a1ja2j?anj,在行列式第n行

12n中的元素除去ann的外全为零。因而,只要考虑jn?n的那些项。在第

n?1行中,除去an?1,n?1,an?1,n外。其余的项全为零。因而jn?1只有n?1和n这两种可能,由于jn?n,所以jn?1只能取n?1,这样逐步推上去,不难看出,在展开式中除去a11a22...ann一项外,其余的项全是零,而这一项的列指标所成的排列为偶排列,故

a11a12..0...a1n......?a11a22...ann

0...0a22...a2n...ann解:

由上面的例子我们看到当行列式中含有很多的零元素时,用定义法可以减少相加的项而使计算变得简单。我们知道n阶行列式是由n!项组成的,当行列式中元素只有几个为零或全都不是零,且n?3时,用定义法计算行列式是相当复杂的。所以我们要掌握一些特殊的求高阶行列式的方法。

2、行列式的性质

性质1:行列式行列互换,行列式的值不变,即行列式与它的转置行列式的值相等。

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a11a12?a1na22?a2n???an2?ann设行列式D?a21?an1

若行列式中aij??aji(i,j?1,2...n)则称D反对称行列式。

利用反对称行列式的性质及性质1也可以解一些特殊的行列式。 例4:计算

0?3?6530?2?91417046?2?40?597 80D??14?17?7?8分析:这是一个5级反对称行列式,将其每一行都乘以(-1) 则可得到它的转置行列式,故

解:D?DT?(?1)5D??D?D?0

我们可以证明,对于任何的奇数级反对称行列式均有D??D?0,但要强调指出,这个性质只适用于奇数级反对称行列式,而对于偶数级反对称行列式一般没有这个结论。

行列式性质4:如果行列式中有两行(列)相同,那么行列式为零。

行列式性质5:如果行列式中两行(列)成比例,那么行列式为零。

由这两条性质,在行列式的求解过程中,若能判断行列式符合上面的性质,则不论多么复杂的行列式,我们都可以直接判断它为零,而不需要化成别的简单的形式进行计算。

例5:计算

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a2b2c2(a?1)2(b?1)2(c?1)2(a?2)2(b?2)2(c?2)2(a?3)2(b?3)2(c?3)2

d2(d?1)2(d?2)2(d?3)2分析:这个行列式看起来比较复杂,但稍加分析便会发现,行列式的后三列元素展开后对应的成二阶等差数列,故做两次减法后便会出现相同的项。

解:从第四列起,第列减前一列,得新行列式后,后三列再依次做差。

a2D?b2c22a?12a?32a?52b?12b?32c?12c?32b?52c?5?a2b2c22a?1222b?1222c?1222d?122?0

d22d?12d?32d?5d2例6:计算n阶行列式

a1?b1Dn?a2?b1?a1?b2?a1?bna2?b2?a2?bn???

an?b1an?b2?an?bn解:将第一行的(-1)倍加到第2,3,?,n行,得

a1?b1Dn?a2?a1?a1?b2?a1?bna2?a1?a2?a1???

an?a1an?a1?an?a1当n≥3时,由于上式右端的行列式中至少有两行成比例,故

Dn=0.

当n=1时,D1?a1?b1; 当n=2时,D2?a1?b1a2?b1a1?b2a2?b2?(a1?b1)(a2?b2)?(a1?b2)(a2?b1)

?(a1?a2)(b2?b1)

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