武汉大学线性代数-01-第一章-课件

2023/7/221第一章行列式2023/7/222§1

二阶与三阶行列式1.二阶行列式二元线性方程组2023/7/223当时，方程组有唯一解用消元法得2023/7/224记则有于是2023/7/225二阶行列式，记作也称为方程组的系数行列式。行标列标(1,2)元素2023/7/226对角线法则:主对角线副对角线2023/7/227例.解方程组解：2023/7/2282.三阶行列式类似地，讨论三元线性方程组2023/7/229为三阶行列式,记作称2023/7/2210对角线法则：2023/7/2211例：2023/7/2212§2全排列与逆序数定义1：把n个不同的元素排成的一列,称为这n个元素的一个全排列,简称排列。例如：1,2,3的全排列123，231，312，132，213，3212023/7/2213共有3×2×1=6种，即Pn=n·(n-1)·…·3·2·1=n!P3=3×2×1=6一般地，把n个不同的元素排成一列,共有Pn个排列。2023/7/2214标准次序：标号由小到大的排列。定义2：在n个元素的一个排列中，若某两个元素排列的次序与标准次序不同，就称这两个数构成一个逆序，一个排列中所有逆序的总和称为这个排列的逆序数。2023/7/2215一个排列的逆序数的计算方法：设p1p2…pn是1，2，…，n的一个排列，用ti表示元素

pi的逆序数，即排在pi前面并比

t=t1

+t2

+…

+tnpi大的元素有ti个，则排列的逆序数为2023/7/2216例4：求排列32514的逆序数。解：2023/7/2217逆序数为奇数的排列称为奇排列。逆序数为偶数的排列称为偶排列。例如：123t=0为偶排列，312t=2为偶排列。321t=3为奇排列，2023/7/2218§3

n阶行列式的定义观察二、三阶行列式，得出下面结论：每项都是处于不同行不同列的n个元素的乘积。2.n阶行列式是n！项的代数和。3.每项的符号都是由该项元素下标排列的奇偶性所确定。2023/7/2219定义1：n!项的和称为n

阶行列式(n≥1)，记作2023/7/2220例1：写出四阶行列式中含有因子的项。2023/7/2221例2：计算四阶行列式D=

acfh+

bdeg–adeh–bcfg2023/7/2222重要结论：(1)上三角形行列式2023/7/2223(2)下三角形行列式2023/7/2224(3)

对角行列式2023/7/2225(4)副对角行列式2023/7/2226行列式的等价定义2023/7/2227§5

行列式的性质称DT

为D的转置行列式。设则D经过“行列互换”变为DT

2023/7/2228性质1：行列式与它的转置行列式相等。2023/7/2229证明：设则由行列式定义2023/7/2230性质2：互换行列式的两行(列)，行列式变号。互换s、t两行：互换s、t

两列：“运算性质”2023/7/2231推论：若行列式有两行（列）相同，则行列式为0。2023/7/2232性质3：用非零数k

乘行列式的某一行（列）中所有元素，等于用数k

乘此行列式。“运算性质”用k

乘第i

行：用k

乘第i

列：2023/7/2233推论：行列式中某一行（列）的公因子可以提到行列式符号外面。2023/7/2234性质4：若行列式有两行（列）的对应元素成比例，则行列式等于0。2023/7/2235性质5：若某一行是两组数的和，则此行列式就等于如下两个行列式的和。2023/7/2236性质6：行列式的某一行（列）的所有元素乘以同一数k后再加到另一行（列）对应的元素上去，行列式的值不变。用数k乘第t

行加到第s

行上：用数k乘第t

列加到第s

列上：“运算性质”2023/7/2237利用行列式性质计算：（化为三角形行列式）例1：计算2023/7/22382023/7/22392023/7/22402023/7/22412023/7/2242例2：计算“行等和”行列式2023/7/22432023/7/2244例10：设证明：02023/7/2245证明：利用行的运算性质r

把化成下三角形，再利用列的运算性质c把化成下三角形，2023/7/2246对D的前k行作运算r，后n列作运算c,则有2023/7/2247例2023/7/2248§6

行列式按行（列）展开问题：一个n

阶行列式是否可以转化为若干个

n－1阶行列式来计算？对于三阶行列式，容易验证：2023/7/2249定义1：在n

阶行列式中，把元素所在的第i

行和第j列划去后，余下的n－1阶行列式叫的余子式,记为称为(i,j)元素的代数余子式。做(i,j)元素,同时2023/7/2250例如：考虑(2,3)元素(2,3)元素的余子式(2,3)元素的代数余子式2023/7/2251定理3：行列式等于它的任一行（列）的各元素与其对应的代数余子式乘积之和，即2023/7/22522023/7/2253证明：分三种情况讨论，只对行来证明此定理。(1)利用上一节例10的结论有2023/7/2254(2)设D

的第i

行除了把D

转化为(1)的情形外都是0。2023/7/2255先把D

的第i

行依次与第i–1行,第i–2行,···,第1行交换,经过i–1次行交换后得2023/7/2256再把第j

列依次与第j–1列,第j–2列,···,第1列交换,经过j–1次列交换后得2023/7/2257(3)一般情形,考虑第i

行2023/7/22582023/7/2259例或者那么2023/7/2260推论：行列式任一行(列)的元素与另一行(列)的对应元素的代数余子式乘积之和等于零，即2023/7/2261综上，得公式2023/7/2262例12:证明范德蒙德(

Vandermonde)行列式2023/7/2263证明：用数学归纳法(1)当n=2时,2023/7/2264(2)设n－1阶范德蒙德行列式成立,则2023/7/2265=2023/7/2266有个因子!2023/7/2267例：2023/7/2268例：设求2023/7/2269解:2023/7/2270§7

克拉默法则克拉默法则：如果线性方程组的系数行列式不等于零，2023/7/2271即则线性方程组(11)有唯一解，2023/7/2272其中2023/7/2273证明：2023/7/2274再把

n

个方程依次相加，得2023/7/2275当

D≠0时,方程组(1)也即(11)有唯一的解于是2023/7/2276例1：用克拉默法则解线性方程组。2023/7/2277解：2023/7/22782023/7/2279定理4：定理4’：如果线性方程组(11)的系数行列式D≠0

则(11)一定有解,且解是唯一的。如果线性方程组(11)无解或有两个不同的解，则它的系数行列式必为零。克拉默法则也可以叙述为定理4的逆否命题是2023/7/2280线性方程组非齐次与齐次线性方程组的概念:不全为零，则称此方程若常数项组为非齐次线性方程组；若全为零，则称此方程组为齐次线性方程组。2023/7/2281齐次线性方程组易知，是(13)的解，称为零解。若有一组不全为零的数是(13)的解，称为非零解。2023/7/2282定理