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例 7:计算行列式
1D?2213322133512?x2
19?x2解:设D?f(x),则f(?1?)f0?,?(2所以f(x)有因子
x?1x,?1,2,x?2。 x?又由于行列式的定义知f(x)应为4次多项式,即
f(x)?A(x?1)(x?1)(x?2)(x?2)。
令x?0代入上式两端,可算出A?3,故
D??3(x?1)(x?1)(x?2)(x?2)
注:f(x)中的待定常数A可确定如下:D中含有x4的项为
4a11a22a33a与44a31a22a13a14,所以x的系数为-3,左右两边比较系数得
A??3。
二、行列式计算的若干方法
1、化三角形法
由定义法的例子我们看出,如果行列式可以化成上(下)三角形,那么它的值的绝对值就是主(次)对角线上元素的乘积,值的符号由列指标的奇偶性来判断。从而,我们得出求高阶行列式的一种常用的方法——化三角形法。
能化为三角形的行列式主要有以下几种:
(1)比例相加法。行列式对角线以下(上)的元素与行列式中某一行(列)的对应元素成比例。这样的行列式,只要把行列式的某一
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行(列)乘的适当倍数加到其它行(列),即可化为三角形。
1a1a1?b1...a1a2a2...a2.........anan...1...1例8:计算
...an?bn分析:观察行列式的特点,主对角线下方的元素与第一行元素对应相同,故用第一行的(-1)倍加到下面各行便可使主对角线下方的元素全部变为零。
解:将D的第一行的(-1)倍分别加到第2,3?(n?1)行上去,可得
10D?00a1b100a20b2...0...an.........00?b1b2...bn ............bn(2)提公因式法(Ⅰ)。行列式各行(列)元素的和都相同,这一类行列式的计算方法是把每一行(列)加到第一行(列)上,然后提取公因数,便可转化为(1)的形式或直接化为三角形的形式。
7111171111711117例9:计算
分析:这是一个四级行列式,用定义法我们知道它的值是4!个项的和,能准确的找出24项也是一件麻烦的事情,观察行列式我们会发现它每行(列)的和都是1+1+1+7=10,因此经过变换提公因数后会出现全为1的一行(列),在化三角形法中,我们最愿意看到的就是一行(列)1,故
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解:把所有列都加到第一列,提公因数,得
10111D?107111017110117?101111171111711117?101111060000600006?10?63?2160
由此可见,用提公因数的方法计算某些行列式,可以减少计算量,降低出现错误的可能性。我们再来看一个高阶行列式的例子。
例10:计算:
xa1D?a1...a1a1xa2...a2a2a2x...a3......an......an......an ...............xn分析:观察行列式的特点,行列式每行的和都为x??ai,故可
i?1提出公因数使第一列全变为1,则便形成(1)的形式,同样可以化为三角形。
解:把各列都加到第一列,提出公因数,得
1D?(x??ai)1i?1na1xa2...a2a2a2x...a3......an......an......an ...............x1...1再将第一列的(?a1),(?a2)...(?an)倍分别加到第2,3...n?1列,得
1D?(x??ai)i?1n0x?a100x?a1a3?a2..................00011a2?a11a2?a1
......x?an 10
?(x??ai)(x?a1)(x?a2)...(x?an)
i?1n(3)提公因式法(Ⅱ)。有些行列式,虽然各行(列)元素的和不相同,但第i(i?2,3,...n)行(列)乘以适当的倍数加到第一行(列)后,也可以提出公因数或直接化为三角形。
例11:计算
254D?1010423323545445
?354727627分析:这是一个三阶行列式用前面介绍的定义法便可求出结果,即
D?254?545?627?423?445?(?354)?323?545?(?354)?423?1010?627?254?445?727??304?105
虽然是三阶行列式,但计算量也是相当大的,仔细观察行列式会发现,行列式三行的和都是1000的倍数,且后两列的元素分别相差100,因此可以进行变换,然后提出公因数,使计算简便。
解:把第二、三列都加到第一列上,并用第二列减去第三列,则得
1000 100327100010062111327116210132701621100443?10521443?10511443?105?(?1) D=200013271621
=?294?105
例12:计算n阶行列式
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