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《线性代数》第一章行列式及其运算精选习题及解答1
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第一章 行列式1.1 目的要求1.会求 n 元排列的逆序数;2.会用对角线法则计算 2 阶和 3 阶行列式;3.深入领会行列式的定义;4.掌握行列式的性质,并且
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第一章 行列式
1.1 目的要求
1.会求 n 元排列的逆序数;
2.会用对角线法则计算 2 阶和 3 阶行列式;
3.深入领会行列式的定义;
4.掌握行列式的性质,并且会正确使用行列式的有关性质化简、计算行列式;
5.灵活掌握行列式按(列)展开;
6.理解代数余字式的定义及性质;
7.会用克拉默法则判定线性方程组解的存在性、唯一性及求出方程组的解.
1.2 重要公式和结论
1.2.1 n 阶行列式的定义
n 阶行列式
nnnn
n
n
aaa
aaa
aaa
D
...
............
...
...
21
22221
11211
=
n
n
nppp
t
ppp
aaa ...)1(
21
21
21
)...(
∑
−=
.
其中 是 n 个数 12…n 的一个排列,t 是此排列的逆序数,∑表示对所有 n 元排列
求和,故共有 n!项.
n
ppp ...
21
1.2.2 行列式的性质
1.行列式和它的转置行列式相等;
2.行列式的两行(列)互换,行列式改变符号;
3.行列式中某行(列)的公因子可提到行列式的的外面,或若以一个数乘行列式等于
用该数乘此行列式的任意一行(列);
4.行列式中若有两行(列)成比例,则该行列式为零;
5.若行列式的某一行(列)的元素都是两数之和,则此行列式等于两个行列式之和,
即
nnnn
inii
n
nnnn
ininiiii
n
aaa
aaa
aaa
aaa
bababa
aaa
L
MMM
L
MMM
L
L
MMM
L
MMM
L
21
21
11211
21
2211
11211
=
+++
+
nnnn
inii
n
aaa
bbb
aaa
L
MMM
L
MMM
L
21
21
11211
6. 把行列式的某一行(列)的各元素乘以同一数然后加到另一行(列)对应的元素上
去,行列式的值不变.
1.2.3 行列式按行(列)展开
设 D 为 n 阶行列式,则有
=
∑
=
n
K
jk
ik
a
A
1
⎩
⎨
⎧
≠
=
=+++
ji
jiD
AaAaAa
jninjiji
0
...
2211
=
∑
=
n
K
jk
ik
a
A
1
⎩
⎨
⎧
≠
=
=+++
ji
jiD
AaAaAa
jninjiji
0
...
2211
其中 是 的代数余子式.
st
A
st
a
1.2.4 克拉默法则
1.如果线性非齐次方程组
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
=+++
=+++
=+++
nnnnnn
nn
nn
bxaxaxa
bxaxaxa
bxaxaxa
L
MMMMM
L
L
2211
22222121
11212111
的系数行列式 ,则方程组有唯一解
0≠D
D
D
x
1
1
=
( i=1,2,…,n),其中 是 D 中第 i
列元素(即 的系数)换成方程中右端常数项所构成的行列式.
i
D
i
x
2.如果线性齐次方程组
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
=+++
=+++
=+++
0
0
0
2211
2222121
1212111
nnnnn
nn
nn
xaxaxa
xaxaxa
xaxaxa
L
MMMMM
L
L
的系数行列式 ,则方程组只有唯一零解.若齐次线性方程组有非零解,则其系数行
列式 .
0≠D
0=D
1.2.5 一些常用的行列式
1.上、下三角形行列式等于主对角线上的元素的积.
2.设
kkk
k
aa
aa
D
L
MMM
L
1
111
1
=
,
nnn
n
bb
bb
D
L
MMM
L
1
111
2
=
,则
21
11
111111
1
111
0
DD
bbcc
bbcc
aa
aa
nnnnkn
nk
kkk
k
=
LL
MMMMMM
LL
L
MMM
L
.
3.范德蒙行列式
)(
...
............
...
1...11
1
11
2
1
1
21
ij
nji
n
n
nn
n
aa
aaa
aaa
−=
∏
≤<≤
−−−
.
1.2.6 计算行列式的常用方法
1.利用对角线法则计算行列式,它只适用于 2、3 阶行列式;
2.利用 n 阶行列式定义计算行列式;
3.利用行列式的性质化三角形法计算行列式;
4.利用行列式按某一行(列)展开定理计算行列式;
5.利用数学归纳法计算行列式;
6.利用递推公式计算行列式;
7.利用范德蒙行列式的结论计算特殊的行列式;
8.利用加边法计算行列式;
9.综合运用上述方法计算行列式.
1.3 例题分析
例 1.1 排列 14536287 的逆序数为 ( )
(A) 8 (B) 7 (C) 10 (D) 9
解 在排列 14536287 中,1 排在首位,逆序数为 0;4、5、6、8 各数的前面没有比它们
自身大的数,故这四个数的逆序数为 0;3 的前面比它大的数有 2 个( 4、5),故逆序数为 2;
2 的前面比它大的数有 4 个(4、5、3、6),故逆序数为 4;7 的前面比它大的数有 1 个( 8),
故逆序数为 1;于是这个排列的逆序数为 t=0+0+2+4+1=7,故正确答案为(B).
例 1.2 下列排列中( )是偶排列.
(A)54312 (B)51432 (C) 45312 (D) 654321
解 按照例 1 的方法计算知:排列 54312 的逆序数为 9;排 列 51432 的逆序数为 7;排 列
45312 的逆序数为 8;排列 654321 的逆序数为 15;故正确答案为(C).
例 1.3 下列各项中,为某五阶行列式中带正号的项是( )
.
(A) (B) (C) (D)
5541324413
aaaaa
5415413221
aaaaa
5214432531
aaaaa
5344223115
aaaaa
解 由行列式的定义知,每一项应取自不同行不同列的五个元素之积,因此(A)、(B)不
是五阶行列式的项,但(C)应取负号,故正确答案为(D).
例 1.4 行列式
351
232
113
,
01
010
10
21
=−= DD
λ
λ
λ
, 若
21
DD
=
,则
λ
的取值为( )
(A) 2, —1 (B) 1, —1 (C)0, 2 (D)0,1
解 按三阶行列式的对角线法则得 .若 ,则
,于是
0,)1)(1(
2
2
1
=−+= DD
λλ
21
DD =
0)1)(1(
2
=−+
λλ
1,1 −=
λ
,故正确答案为(B).
例 1.5 方程组 有唯一解,则( ).
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
=++
=++
=++
1
1
1
321
321
321
xxx
xxx
xxx
λ
λ
λ
(A)
1−≠
λ
且
2−
≠
λ
(B)
1≠
λ
且
2
−
≠
λ
(C)
1
≠
λ
且
2
≠
λ
(D)
1−≠
λ
且
2≠
λ
解 由克拉默法则知,当所给非齐次线性方程组的系数行列式不等于 0 时,该方程组有
唯一解,于是令行列式
0)1)(2(
11
11
11
2
≠−+=
λλ
λ
λ
λ
即
1≠
λ
且
2−≠
λ
,故正确答案为(B).
例 1.6 ==
20062004
20082006
D ( ).
分析 对于 2、3 阶行列式的计算,元素的数值较小时,可以直接采用对角线法则进行计
算;但元素的数值较大时,一般不宜直接采用对角线法则进行计算,而是用行列式的性质进
行计算.
解 此题是一个 2 阶行列式,虽然可以直接用对角线法则计算,但因数值较大,计算较
繁,因此要仔细观察分析,用行列式的性质求解.
4
02
22
1003
20062
20082
20062004
20082006
1221
=
−
−
+
−
−
−= ccccD ,
故答案为 4.
例 1.7
==
3214
2143
1432
4321
D ( ).
分析 如果行列式的各行(列)数的和相同时,一般首先采用的是将各列(行)加到第
一列(行),提取第一列(行)的公因子(简称列(行)加法) .
解 这个行列式的特点是各列 4 个数的和为 10 ,于是,各行加到第一行,得
===
3214
2143
1432
10101010
3214
2143
1432
4321
D
10
1230
1210
1210
1111
10
3214
2143
1432
1111
−−−
−−
−
=
160
4000
0400
1210
1111
10 =
−
−
−
= .
例 1.8 设
x
x
x
xx
xf
111
123
111
212
)(
−
=
,则 的系数为( ), 的系数为( ).
4
x
3
x
分析 此类确定系数的题目,首先是利用行列式的定义进行计算.如果用定义比较麻烦
时,再考虑用行列式的计算方法进行计算.
解 从 的表达式和行列式的定义可知,当且仅当 的主对角线的 4 个元素的
)(xf )(xf
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