行列式及其性质
行列式(determinant)的性质:
,单位矩阵行列式值为一。 交换行行列式变号。
在给出第三个性质之前,先由前两个性质可知,对置换矩阵有
。 举例:
,于是我们猜想,对于二阶方阵,行列式的计算公式为 。 a.
。 b.
。 注意:
这里并不是指,方阵相加会使每一行相加,这里仅是针对某一行的线性变换。 如果两行相等,则行列式为零。使用性质2交换两行易证。
从第
行中减去第 行的 倍,行列式不变。这条性质是针对消元的,我们可以先消元,将方阵变为上三角形式后再计算行列式。 举例:
如果方阵的某一行为零,则其行列式值为零。使用性质3.a对为零行乘以不为零系数
,使 即可证明;或使用性质5将某行加到为零行,使存在两行相等后使用性质4即可证明。 有上三角行列式
,则 。使用性质5,从最后一行开始,将对角元素上方的 元素依次变为零,可以得到型为 的对角行列式,再使用性质3将对角元素提出得到 ,得证。 当矩阵
为奇异矩阵时, ;当且仅当 可逆时,有 。如果矩阵可逆,则化简为上三角形式后各行都含有主元,行列式即为主元乘积;如果矩阵奇异,则化简为上三角形式时会出现全零行,行列式为零。 再回顾二阶情况:
,前面的猜想得到证实。 。使用这一性质, ,所以 。 同时还可以得到:
,以及 ,这个式子就像是求体积,对三维物体有每边翻倍则体积变为原来的八倍。 ,前面一直在关注行的属性给行列式带来的变化,有了这条性质,行的属性同样适用于列,比如对性质2就有“交换列行列式变号”。 证明:
,值得注意的是, 的行列式并不因为转置而改变,得证。
上次更新: 2025/02/26, 08:57:57