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D1?4662?113?123?22466122125?3422?2,D2?243466?11?12?22466812?3422?1?2,
D3?433385124??2,D4?43?133?285?312??2.所以方程组的解为x1?DD1DD?1,x2?2?1,x3?3??1,x4?4??1. DDDD??x1?x2?x3?1,? 例18 讨论?为何值时,线性方程组?x1??x2?x3??,有唯一解.
?2?x1?x2??x3???112 解 方程组的系数行列式D?1?1?(??2)(??1),当D?0,即???2且
11???1时,线性方程组有唯一解.
在方程组(2.18)中,若b1?b2?L?bn?0,即
?a11x1?a12x2?L?a1nxn?0,?ax?ax?L?ax?0,?2112222nn (2.20) ?LLLLLLLLLLL???an1x1?an2x2?L?annxn?0称为齐次线性方程组.显然,(2.20)至少有一个零解(即x1?x2?L?xn?0);将定理2应用于齐次线性方程组(2.20),有
推论1 如果齐次线性方程组(2.20)的系数行列式D?0,则(2.20)只有零解. 证 由定理2知,当(2.20)的系数行列式D?0时,(2.20)有唯一解;又方程组(2.20)至少有一个零解,所以(2.20)只有零解. 推论1的逆否命题是:
推论2 如果齐次线性方程组(2.20)有非零解,则其系数行列式D?0.
??x1?x2?x3?0,? 例19 讨论?为何值时,齐次线性方程组?x1??x2?x3?0,有非零解.
?x?x??x?023?1? 解 方程组的系数行列式D?1111?(??1)2(??2).方程组要有非零解,则
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D?0,所以当??1或???2时,方程组有非零解.
思 考 题 三
1.Cramer法则的适用范围是什么?
2.在求解线性方程组时Cramer法则实用吗? 3.为什么齐次线性方程组至少有一个零解?
第四节 应用举例
一、引例解答
线性方程组(2.1)的系数行列式
1x1x12Lx1nnx2??(xi?xj)?0, M1?j?i?n?1nxn?11x2D?MM1xn?12x2LM2xnL?1则方程组(2.1)有唯一解,且a0?D0DD,a1?1,L,an?n,其中 DDD1x1Lx1j?1x2j?1M?1xnj?1y1y2Myn?1x1j?1Lx2j?1LM?1xnj?L1x1nnx2,j?0,1,2,L,nMnxn?11x2LDj?MM1xn?1L从而得到所求的n次多项式.
二、平行六面体的体积
a1对三阶行列式D?a2b1b2b3a3b??a1??1?1c???????,??令???a2?,???b称向量组?,?,?为c2,2?2c?,??a??b??c?c33?3??3???c1行列式D对应的列向量组.我们有
定理3 向量组?,?,?为棱所构成的平行六面体的体积等于D. 推论 平面上顶点为A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3)的三角形的面积S?1D,其中 21D?x1y11x2y21x3. y3 证 考虑空间三点A?(x1,y1,0),B?(x2,y2,0),C?(x3,y3,0).则以向量组
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?0??x2?x1??x3?x1?????????0,??y?y,??y?y2131??????
?1??0??0???????0为棱所构成的平行六面体的体积等于行列式D?0*x2?x1y2?y10x3?x1y3?y1的绝对值,即以向量01*D.又 21组?,?为邻边的平行四边形的面积,因此所求三角形的面积S?0D*?01x2?x1y2?y10x3?x1001x2?x1y2?y11x3?x11x11x2y21x311x2y21x3?D. y3y3?y1?0y3?y1?y1y3?x11y1
三、平面上两点式直线方程
设(x,y)为直线上的任一点,直线经过平面上两不同点(x1,y1),(x2,y2),则三点
(x,y),(x1,y1),(x2,y2)共线的充分必要条件是以这三点为顶点的三角形的面积为零,即
1xy上式为平面上两点式直线方程.
1x1y11x2?0. y2习 题 二 (A)
1.利用对角线法则计算下列行列式:
(1)
cos?sin?x?sin?; (2)2xcos?y; 2yabc00a123(3)312; (4)0ab; (5)0ab.
23100aabc2.按定义计算下列行列式:
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0b(1)
f000a00000; (2)L00c0d0en10L0002L00LLLLL00Ln?10.
3.利用行列式的性质,计算下列行列式:
ab(1)bdac?cdcf?ae1111?bf?2222; de; (2)
?3?333ef?4?4?44a?xaaa23100aa?xaa1201(3); (4);
aaa?xa03518510154aaaa?x11(5)1M11a10M010a2M0LLLLL100,其中ai?0,i?1,2,L,n. Man4.利用行列式展开定理,计算下列行列式:
?3936?58270?121(1); (2);
4?5?3?210137?8?4?501311214a1000a2000LL000Man?10100210L121L12LMM00L00L000000MM2112.
a3L(3)MMM000L100L0M; (4)Dn?M00an05.利用行列式展开定理证明:当???时,有
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