線性代數(shù)完整版同濟(jì)大學(xué)(1)

1、線性代數(shù)線性代數(shù)（第五版）（第五版）2013.12.14修改匯總修改人：修改人：xiaobei93521整理課件在以往的學(xué)習(xí)中，我們接觸過二在以往的學(xué)習(xí)中，我們接觸過二元、三元等簡(jiǎn)單的線性方程組元、三元等簡(jiǎn)單的線性方程組. .但是，從許多實(shí)踐或理論問題里但是，從許多實(shí)踐或理論問題里導(dǎo)出的線性方程組常常含有相當(dāng)導(dǎo)出的線性方程組常常含有相當(dāng)多的未知量，并且未知量的個(gè)數(shù)多的未知量，并且未知量的個(gè)數(shù)與方程的個(gè)數(shù)也不一定相等與方程的個(gè)數(shù)也不一定相等. .整理課件3我們先討論未知量的個(gè)數(shù)與方程我們先討論未知量的個(gè)數(shù)與方程的個(gè)數(shù)相等的特殊情形的個(gè)數(shù)相等的特殊情形. .在討論這一類線性方程組時(shí)，我在討論這一類

2、線性方程組時(shí)，我們引入行列式這個(gè)計(jì)算工具們引入行列式這個(gè)計(jì)算工具. .整理課件4第一章第一章 行列式行列式內(nèi)容提要內(nèi)容提要1 1 二階與三階行列式二階與三階行列式2 2 全排列及其逆序數(shù)全排列及其逆序數(shù)3 3 n 階行列式的定義階行列式的定義4 4 對(duì)換對(duì)換5 5 行列式的性質(zhì)行列式的性質(zhì)6 6 行列式按行（列）展開行列式按行（列）展開7 7 克拉默法則克拉默法則行列式的概念行列式的概念. .行列式的性質(zhì)及計(jì)算行列式的性質(zhì)及計(jì)算. . 線性方程組的求解線性方程組的求解. . （選學(xué)內(nèi)容）（選學(xué)內(nèi)容） 行列式是線性代行列式是線性代數(shù)的一種工具！數(shù)的一種工具！學(xué)習(xí)行列式主要學(xué)習(xí)行列式主要就是要能計(jì)

3、算行列就是要能計(jì)算行列式的值式的值. .1 二階與三階行列式二階與三階行列式我們從最簡(jiǎn)單的二元線性方程組出發(fā)，探我們從最簡(jiǎn)單的二元線性方程組出發(fā)，探求其求解公式，并設(shè)法化簡(jiǎn)此公式求其求解公式，并設(shè)法化簡(jiǎn)此公式. .整理課件一、二元線性方程組與二階行列式一、二元線性方程組與二階行列式二元線性方程組二元線性方程組 由消元法，得由消元法，得當(dāng)當(dāng) 時(shí)，該方程組有唯一解時(shí)，該方程組有唯一解 11112212112222a xa xba xa xb 211211221122211)(abbaxaaaa 212221121122211)(baabxaaaa 021122211 aaaa21122211212

4、2211aaaabaabx 211222112112112aaaaabbax 整理課件求解公式為求解公式為二元線性方程組二元線性方程組 請(qǐng)觀察，此公式有何特點(diǎn)？請(qǐng)觀察，此公式有何特點(diǎn)？分母相同，由方程組的四個(gè)系數(shù)確定分母相同，由方程組的四個(gè)系數(shù)確定.分子、分母都是四個(gè)數(shù)分成兩對(duì)相乘再分子、分母都是四個(gè)數(shù)分成兩對(duì)相乘再 相減而得相減而得.11112212112222a xa xba xa xb 122122111221221112121211221221b aa bxa aa aa bb axa aa a 整理課件其求解公式為其求解公式為二元線性方程組二元線性方程組 我們引進(jìn)新的符號(hào)來表示我們引

5、進(jìn)新的符號(hào)來表示“四個(gè)四個(gè)數(shù)分成兩對(duì)相乘再相減數(shù)分成兩對(duì)相乘再相減”. .記號(hào)記號(hào) 數(shù)表數(shù)表 表達(dá)式表達(dá)式 稱為由該稱為由該數(shù)表所確定的數(shù)表所確定的二階行列式二階行列式，即，即其中，其中， 稱為稱為元素元素. .i 為為行標(biāo)行標(biāo)，表明元素位于第，表明元素位于第i 行；行； j 為為列標(biāo)列標(biāo)，表明元素位于第，表明元素位于第j 列列. .原則：橫行豎列原則：橫行豎列11112212112222a xa xba xa xb 122122111221221112121211221221b aa bxa aa aa bb axa aa a 1112112212212122aaDa aa aaa11122

6、122aaaa11122122aaaa11221221a aa a (1,2;1,2)ijaij整理課件二階行列式的計(jì)算二階行列式的計(jì)算 主對(duì)角線主對(duì)角線 副對(duì)角線副對(duì)角線 即：主對(duì)角線上兩元素之積副對(duì)角線上兩元素之積即：主對(duì)角線上兩元素之積副對(duì)角線上兩元素之積 對(duì)角線法則對(duì)角線法則 11122122aaaa11221221a aa a整理課件二元線性方程組二元線性方程組 若令若令 ( (方程組的系數(shù)行列式方程組的系數(shù)行列式) )則上述二元線性方程組的解可表示為則上述二元線性方程組的解可表示為11112212112222a xa xba xa xb 11122122aaDaa 1211222b

7、baDa 1221121baDab 1122122111221221DDb aa bxa aa a 1121212211221221a bb aDxa aa aD 整理課件例例1 求解二元線性方程組求解二元線性方程組解解 因?yàn)橐驗(yàn)?所以所以 1212232121xxxx1223 D07)4(3 14)2(12112121 D21243121232 D11142,7DxD 222137DxD 整理課件二、三階行列式二、三階行列式定義定義 設(shè)有設(shè)有9個(gè)數(shù)排成個(gè)數(shù)排成3行行3列的數(shù)表列的數(shù)表原則：橫行豎列原則：橫行豎列引進(jìn)記號(hào)引進(jìn)記號(hào)稱為稱為三階行列式三階行列式. .主對(duì)角線主對(duì)角線 副對(duì)角線副對(duì)角

8、線 二階行列式的對(duì)角線法則二階行列式的對(duì)角線法則并不適用！并不適用！111213212223313233aaaaaaaaa 112233122331132132132231122133112332a a aa a aa a aa a aa a aa a a111213212223313233aaaaaaaaa整理課件三階行列式的計(jì)算三階行列式的計(jì)算 對(duì)角線法則對(duì)角線法則 注意：注意：對(duì)角線法則只適用于二階與三階行列式對(duì)角線法則只適用于二階與三階行列式. . 實(shí)線上的三個(gè)元素的乘積冠正號(hào)，實(shí)線上的三個(gè)元素的乘積冠正號(hào)， 虛線上的三個(gè)元素的乘積冠負(fù)號(hào)虛線上的三個(gè)元素的乘積冠負(fù)號(hào). .1112132

9、12223313233aaaDaaaaaa 132132a a a 112233a a a 122331a a a 132231a a a 122133a a a 112332a a a 整理課件例例2 計(jì)算行列式計(jì)算行列式 解解按對(duì)角線法則，有按對(duì)角線法則，有12-4-221-34-2D D4)2()4()3(12)2(21 )3(2)4()2()2(2411 24843264 .14 整理課件方程左端方程左端解解由由 得得例例3 求解方程求解方程 2111230.49xx 1229184322 xxxxD, 652 xx2560 xx 3.2 xx或或2 全排列及其逆序數(shù)全排列及其逆序數(shù)整

10、理課件引例引例用用1、2、3三個(gè)數(shù)字，可以組成多少個(gè)沒三個(gè)數(shù)字，可以組成多少個(gè)沒有重復(fù)數(shù)字的三位數(shù)？有重復(fù)數(shù)字的三位數(shù)？解解1 2 3123百位百位3 3種放法種放法十位十位1231個(gè)位個(gè)位12 32 2種放法種放法1 1種放法種放法種放法種放法. .共有共有6123 整理課件問題問題 把把 n 個(gè)不同的元素排成一列，共有多少種不同的個(gè)不同的元素排成一列，共有多少種不同的 排法？排法？定義定義 把把 n 個(gè)不同的元素排成一列，叫做這個(gè)不同的元素排成一列，叫做這 n 個(gè)元素個(gè)元素的的全排列全排列. n 個(gè)不同元素的所有排列的種數(shù)，通常用個(gè)不同元素的所有排列的種數(shù)，通常用Pn 表示表示.顯然顯然

11、即即n 個(gè)不同的元素一共有個(gè)不同的元素一共有n! 種不同的排法種不同的排法.(1) (2)3 2 1!nPnnnn 整理課件所有所有6種不同的排法中，只有一種排法種不同的排法中，只有一種排法（123）中的數(shù)字是按從小到大的自然）中的數(shù)字是按從小到大的自然順序排列的，而其他排列中都有大的順序排列的，而其他排列中都有大的數(shù)排在小的數(shù)之前數(shù)排在小的數(shù)之前. .因此大部分的排列都不是因此大部分的排列都不是“順序順序”，而是而是“逆序逆序”. . 3個(gè)不同的元素一共有個(gè)不同的元素一共有3! =6種不同的排法種不同的排法123，132，213，231，312，321整理課件20對(duì)于對(duì)于n 個(gè)不同的元素，可

12、規(guī)定各元素之間的標(biāo)準(zhǔn)次序個(gè)不同的元素，可規(guī)定各元素之間的標(biāo)準(zhǔn)次序.n 個(gè)不同的自然數(shù)，規(guī)定從小到大為標(biāo)準(zhǔn)次序個(gè)不同的自然數(shù)，規(guī)定從小到大為標(biāo)準(zhǔn)次序.定義定義 當(dāng)某兩個(gè)元素的先后次序與標(biāo)準(zhǔn)次序不同時(shí)，當(dāng)某兩個(gè)元素的先后次序與標(biāo)準(zhǔn)次序不同時(shí)，就稱這兩個(gè)元素組成一個(gè)就稱這兩個(gè)元素組成一個(gè)逆序逆序.例如例如 在排列在排列32514中，中，3 2 5 1 4逆序逆序 逆序逆序 逆序逆序 思考題：思考題：還能找到其它逆序嗎？還能找到其它逆序嗎？答：答：2和和1，3和和1也構(gòu)成逆序也構(gòu)成逆序.整理課件定義定義 排列中所有逆序的總數(shù)稱為此排列的排列中所有逆序的總數(shù)稱為此排列的逆序數(shù)逆序數(shù).排列排列 的逆序數(shù)通

13、常記為的逆序數(shù)通常記為 . .奇排列：奇排列：逆序數(shù)為奇數(shù)的排列逆序數(shù)為奇數(shù)的排列. .偶排列：偶排列：逆序數(shù)為偶數(shù)的排列逆序數(shù)為偶數(shù)的排列. .思考題：思考題：符合標(biāo)準(zhǔn)次序的排列是奇排列還是偶排列？符合標(biāo)準(zhǔn)次序的排列是奇排列還是偶排列？ 答：答：符合標(biāo)準(zhǔn)次序的排列（例如：符合標(biāo)準(zhǔn)次序的排列（例如：123）的逆序數(shù)）的逆序數(shù)等于零，因而是偶排列等于零，因而是偶排列. .1 2ni ii1 2()nt i ii整理課件計(jì)算排列的逆序數(shù)的方法計(jì)算排列的逆序數(shù)的方法則此排列的逆序數(shù)為則此排列的逆序數(shù)為設(shè)設(shè) 是是 1, 2, , n 這這n 個(gè)自然數(shù)的任一排列，并個(gè)自然數(shù)的任一排列，并規(guī)定由小到大為標(biāo)

14、準(zhǔn)次序規(guī)定由小到大為標(biāo)準(zhǔn)次序. 先看有多少個(gè)比先看有多少個(gè)比 大的數(shù)排在大的數(shù)排在 前面，記為前面，記為 ；再看有多少個(gè)比再看有多少個(gè)比 大的數(shù)排在大的數(shù)排在 前面，記為前面，記為 ;最后看有多少個(gè)比最后看有多少個(gè)比 大的數(shù)排在大的數(shù)排在 前面，記為前面，記為 ;12ntttt 12np pp1p1p1t2p2p2tnpnpnt整理課件例例1：求排列求排列 32514 的逆序數(shù)的逆序數(shù).解：解：練習(xí)：練習(xí)：求排列求排列 453162 的逆序數(shù)的逆序數(shù).解：解：(32514)010315t 9t 3 n 階行列式的定義階行列式的定義整理課件一、概念的引入一、概念的引入規(guī)律：規(guī)律： 三階行列式共有

15、三階行列式共有6項(xiàng)，即項(xiàng)，即3!項(xiàng)項(xiàng) 每一項(xiàng)都是位于不同行不同列的三個(gè)元素的乘積每一項(xiàng)都是位于不同行不同列的三個(gè)元素的乘積 每一項(xiàng)可以寫成每一項(xiàng)可以寫成 （正負(fù)號(hào)除外），其中（正負(fù)號(hào)除外），其中 是是1、2、3的某個(gè)排列的某個(gè)排列. . 當(dāng)當(dāng) 是是偶排列偶排列時(shí)，對(duì)應(yīng)的項(xiàng)取時(shí)，對(duì)應(yīng)的項(xiàng)取正號(hào)正號(hào)；1.1. 當(dāng)當(dāng) 是是奇排列奇排列時(shí)，對(duì)應(yīng)的項(xiàng)取時(shí)，對(duì)應(yīng)的項(xiàng)取負(fù)號(hào)負(fù)號(hào). . 111213212223313233aaaDaaaaaa 112233122331132132132231122133112332a a aa a aa a aa a aa a aa a a123123pppaaa123p p

16、 p123p p p123p p p整理課件所以，三階行列式可以寫成所以，三階行列式可以寫成 其中其中 表示對(duì)表示對(duì)1、2、3的所有排列求和的所有排列求和. 二階行列式有類似規(guī)律二階行列式有類似規(guī)律.下面將行列式推廣到一般的情形下面將行列式推廣到一般的情形. 123123123()123( 1)t p p ppppp p paaa 123p p p 111213212223313233aaaDaaaaaa 112233122331132132132231122133112332a a aa a aa a aa a aa a aa a a整理課件二、二、n 階行列式的定義階行列式的定義 n 階行

17、列式共有階行列式共有 n! 項(xiàng)項(xiàng) 每一項(xiàng)都是位于不同行不同列的每一項(xiàng)都是位于不同行不同列的 n 個(gè)元素的乘積個(gè)元素的乘積 每一項(xiàng)可以寫成每一項(xiàng)可以寫成 （正負(fù)號(hào)除外），其中（正負(fù)號(hào)除外），其中 是是1, 2, , n 的某個(gè)排列的某個(gè)排列. . 當(dāng)當(dāng) 是是偶排列偶排列時(shí)，對(duì)應(yīng)的項(xiàng)取時(shí)，對(duì)應(yīng)的項(xiàng)取正號(hào)正號(hào)； 當(dāng)當(dāng) 是是奇排列奇排列時(shí)，對(duì)應(yīng)的項(xiàng)取時(shí)，對(duì)應(yīng)的項(xiàng)取負(fù)號(hào)負(fù)號(hào). . 簡(jiǎn)記作簡(jiǎn)記作 ，其中其中 為行列式為行列式D的的( (i, j) )元元1212nppnpaaa12np pp12np pp12np pp1212121112121222()1212( 1)nnnnnt p ppppnpp p

18、pnnnnaaaaaaDaaaaaa det()ijaija整理課件思考題：思考題： 成立成立嗎？嗎？答：答：符號(hào)符號(hào) 可以有兩種理解：可以有兩種理解：若理解成絕對(duì)值，則若理解成絕對(duì)值，則 ；若理解成一階行列式，則若理解成一階行列式，則 . .注意：注意：當(dāng)當(dāng)n = 1時(shí)，一階行列式時(shí)，一階行列式|a| = a，注意不要與，注意不要與絕對(duì)值的記號(hào)相混淆絕對(duì)值的記號(hào)相混淆. 例如：一階行列式例如：一階行列式 . 11 1 11 11 11 整理課件例：例：寫出四階行列式中含有因子寫出四階行列式中含有因子 的項(xiàng)的項(xiàng). . 例：例：計(jì)算行列式計(jì)算行列式解：解：和和111213142223243333

19、444000000aaaaaaaDaaa 2311aa11233244a a a a 11233442.a a a a142323241000000000000aaDaa 112213344000000000000aaDaa 112122432323341424344000000aaaDaaaaaaa 整理課件解：解：其中其中 112213344000000000000aaDaa 142323241000000000000aaDaa 11223344a a a a (4321)14233341( 1)ta a a a 14233341a a a a (4321)0123t 3 46.2 整理課

20、件111213142223243333444000000aaaaaaaDaaa 112122432323341424344000000aaaDaaaaaaa 11223344a a a a 14233341a a a a 整理課件四個(gè)結(jié)論：四個(gè)結(jié)論：(1) (1) 對(duì)角行列式對(duì)角行列式 (2) (2) 12,11nnnaaDa 1122nnaaDa nnaaa2211 (1)212,11( 1)n nnnna aa 整理課件(3) (3) 上三角形行列式上三角形行列式 （主對(duì)角線下側(cè)元素都為（主對(duì)角線下側(cè)元素都為0 0）(4) (4) 下三角形行列式下三角形行列式 （主對(duì)角線上側(cè)元素都為（主對(duì)

21、角線上側(cè)元素都為0 0）nnnnaaaaaaD21222111000 nnnnaaaaaaD00022211211 nnaaa2211 nnaaa2211 整理課件思考題：思考題：用定義計(jì)算行列式用定義計(jì)算行列式解：用樹圖分析解：用樹圖分析111 13 33 31 12 23 311222211故故1130230021011210D12134）（22143）（32413）（42431）（491223D整理課件35思考題思考題已知已知 ，求，求 的系數(shù)的系數(shù). 1211123111211xxxxxf 3x整理課件故故 的系數(shù)為的系數(shù)為1.解解含含 的項(xiàng)有兩項(xiàng)，即的項(xiàng)有兩項(xiàng)，即對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于3x 1

22、211123111211xxxxxf 124311223443( 1)ta a a a (1234)11223344( 1)ta a a a (1234)311223344( 1),ta a a ax 1243311223443( 1)2ta a a ax 3x4 對(duì)換對(duì)換整理課件一、對(duì)換的定義一、對(duì)換的定義定義定義 在排列中，將任意兩個(gè)元素對(duì)調(diào)，其余的元素在排列中，將任意兩個(gè)元素對(duì)調(diào)，其余的元素不動(dòng)，這種作出新排列的手續(xù)叫做不動(dòng)，這種作出新排列的手續(xù)叫做對(duì)換對(duì)換將相鄰兩個(gè)元素對(duì)換，叫做將相鄰兩個(gè)元素對(duì)換，叫做相鄰對(duì)換相鄰對(duì)換例如例如 111lmnaabbcb ca11lma baabb11l

23、mb aaabb111lmnaabbca cb整理課件備注備注相鄰對(duì)換是對(duì)換的特殊情形相鄰對(duì)換是對(duì)換的特殊情形. . 一般的對(duì)換可以通過一系列的相鄰對(duì)換來實(shí)現(xiàn)一般的對(duì)換可以通過一系列的相鄰對(duì)換來實(shí)現(xiàn). . 1.1. 如果連續(xù)施行兩次相同的對(duì)換，那么排列就還原了如果連續(xù)施行兩次相同的對(duì)換，那么排列就還原了. . m 次相鄰對(duì)換次相鄰對(duì)換 m+1次相鄰對(duì)換次相鄰對(duì)換 m 次相鄰對(duì)換次相鄰對(duì)換 m+1次相鄰對(duì)換次相鄰對(duì)換 111lmnaabbcb ca111 lmnaabbcbca111 lmnaabbca cb111 lmnaabbcacb111 lmnaabbcb ca整理課件二、對(duì)換與排列奇偶

24、性的關(guān)系二、對(duì)換與排列奇偶性的關(guān)系定理定理1 1對(duì)換改變排列的奇偶性對(duì)換改變排列的奇偶性. . 證明證明先考慮相鄰對(duì)換的情形先考慮相鄰對(duì)換的情形 11 lma baabb11 lmb aaabb11lmabaabbttttttt 11lmbaaabbrrtttrt 整理課件注意到除注意到除 外，其它元素的逆序數(shù)不改變外，其它元素的逆序數(shù)不改變. .11 lma baabb11 lmb aaabb11lmabaabbttttttt 11lmbaaabbrrtttrt ,a b整理課件當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， ， ， . . 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， ， ， . . 因此相鄰對(duì)換改變排列的奇偶性因此相鄰對(duì)換改變排列的

25、奇偶性. . 11 lma baabb11 lmb aaabb11lmabaabbttttttt 11lmbaaabbrrtttrt ab ab 1aartbbrt aart 1bbrt 1rt 1rt 整理課件既然相鄰對(duì)換改變排列的奇偶性，那么既然相鄰對(duì)換改變排列的奇偶性，那么 2m+1次相鄰對(duì)換次相鄰對(duì)換因此，一個(gè)排列中的任意兩個(gè)元素對(duì)換，排列的奇偶性改變因此，一個(gè)排列中的任意兩個(gè)元素對(duì)換，排列的奇偶性改變. .推論推論 奇排列奇排列變成標(biāo)準(zhǔn)排列的對(duì)換次數(shù)為變成標(biāo)準(zhǔn)排列的對(duì)換次數(shù)為奇數(shù)奇數(shù)， 偶排列偶排列變成標(biāo)準(zhǔn)排列的對(duì)換次數(shù)為變成標(biāo)準(zhǔn)排列的對(duì)換次數(shù)為偶數(shù)偶數(shù). . 由定理由定理1 1知，

26、對(duì)換的次數(shù)就是排列奇偶性的變化次知，對(duì)換的次數(shù)就是排列奇偶性的變化次數(shù)，而標(biāo)準(zhǔn)排列是偶排列數(shù)，而標(biāo)準(zhǔn)排列是偶排列( (逆序數(shù)為零逆序數(shù)為零) )，因此可知推論，因此可知推論成立成立. .證明證明 111lmnaabbcb ca111 lmnaabbca cb整理課件因?yàn)閿?shù)的乘法是可以交換的，因?yàn)閿?shù)的乘法是可以交換的，所以所以 n 個(gè)元素相乘的次個(gè)元素相乘的次序是可以任意的，即序是可以任意的，即 每作一次交換，元素的行標(biāo)與列標(biāo)所成的排列每作一次交換，元素的行標(biāo)與列標(biāo)所成的排列 與與 都同時(shí)作一次對(duì)換，即都同時(shí)作一次對(duì)換，即 與與 同同時(shí)改變奇偶性，但是這兩個(gè)排列的逆序數(shù)之和的奇偶性時(shí)改變奇偶性，

27、但是這兩個(gè)排列的逆序數(shù)之和的奇偶性不變不變. . 1 12122121122,nnnni ji ji jpppnpnppaaaaaaaaa 1 2ni ii12nj jj12nj jj1 2ni ii整理課件于是于是 與與 同時(shí)為奇數(shù)或同時(shí)為偶數(shù)同時(shí)為奇數(shù)或同時(shí)為偶數(shù). . 即即 是偶數(shù)是偶數(shù). . 因?yàn)閷?duì)換改變排列的奇偶性，因?yàn)閷?duì)換改變排列的奇偶性， 是奇數(shù)，是奇數(shù)， 也是奇數(shù)也是奇數(shù). . 設(shè)對(duì)換前行標(biāo)排列的逆序數(shù)為設(shè)對(duì)換前行標(biāo)排列的逆序數(shù)為 ，列標(biāo)排列的逆序數(shù)為，列標(biāo)排列的逆序數(shù)為 . . 所以所以 是偶數(shù)，是偶數(shù)， 因此，交換因此，交換 中任意兩個(gè)元素的位置后，其中任意兩個(gè)元素的位置后

28、，其行標(biāo)排列與列標(biāo)排列的逆序數(shù)之和的奇偶性不變行標(biāo)排列與列標(biāo)排列的逆序數(shù)之和的奇偶性不變. .設(shè)經(jīng)過一次對(duì)換后行標(biāo)排列的逆序數(shù)為設(shè)經(jīng)過一次對(duì)換后行標(biāo)排列的逆序數(shù)為 列標(biāo)排列的逆序數(shù)為列標(biāo)排列的逆序數(shù)為st s tss tt ()()sstt ()()stst ()st ()st 1 12 2,n ni ji ji jaaa整理課件經(jīng)過一次對(duì)換是如此，經(jīng)過多次對(duì)換還是如此經(jīng)過一次對(duì)換是如此，經(jīng)過多次對(duì)換還是如此. . 所以，所以，在一系列對(duì)換之后有在一系列對(duì)換之后有1 21 21212()()(12)()()( 1)( 1) ( 1)nnnnt i iit j jjtnt p ppt p pp

29、整理課件定理定理2 n 階行列式也可定義為階行列式也可定義為 定理定理3 n 階行列式也可定義為階行列式也可定義為 121212()12( 1)nnnt p ppppp np ppDaaa 1 21 21 12 21 21 2()()( 1)nnn nnnt i iit j jji ji ji ji iij jjDaaa 整理課件例例1 試判斷試判斷 和和是否都是六階行列式中的項(xiàng)是否都是六階行列式中的項(xiàng).解解下標(biāo)的逆序數(shù)為下標(biāo)的逆序數(shù)為所以所以 是六階行列式中的項(xiàng)是六階行列式中的項(xiàng). 行標(biāo)和列標(biāo)的逆序數(shù)之和行標(biāo)和列標(biāo)的逆序數(shù)之和所以所以 不是六階行列式中的項(xiàng)不是六階行列式中的項(xiàng).1423314

30、25665a a a a a a324314512566a a a a a a 4312650122016t 142331425665a a a a a a142331425665a a a a a a(341526)(234156)538tt 324314512566a a a a a a 324314512566a a a a a a 整理課件例例2 用行列式的定義計(jì)算用行列式的定義計(jì)算 0001000200100000000nDnn 整理課件解解 1221!nnnDn 1,12,21,11 1 1 21 1!tnnnnnnttDaaaannn 12212321122 tnnnnnnn 整

31、理課件1. 對(duì)換改變排列奇偶性對(duì)換改變排列奇偶性2. 行列式的三種表示方法行列式的三種表示方法三、小結(jié)三、小結(jié)121212()12( 1)nnnt p ppppnpp ppDaaa 121212()12( 1)nnnt p ppppp np ppDaaa 1 21 21 12 21 21 2()()( 1)nnn nnnt i iit j jji ji ji ji iij jjDaaa 5 5 行列式的性質(zhì)行列式的性質(zhì)整理課件一、行列式的性質(zhì)一、行列式的性質(zhì)行列式行列式 稱為行列式稱為行列式 的的轉(zhuǎn)置行列式轉(zhuǎn)置行列式. . 若記若記 ，則，則 .記記性質(zhì)性質(zhì)1 行列式與它的轉(zhuǎn)置行列式相等行列式

32、與它的轉(zhuǎn)置行列式相等, ,即即 .111212212212, nnnnnnaaaaaaaaDa TDDdet(), det()TijijDaDb ijjiba TDD 212211121212nnnnTnnaaaaaaDaaa 整理課件性質(zhì)性質(zhì)1 行列式與它的轉(zhuǎn)置行列式相等行列式與它的轉(zhuǎn)置行列式相等. .證明證明根據(jù)行列式的定義，有根據(jù)行列式的定義，有若記若記 ，則，則行列式中行與列具有同等的地位行列式中行與列具有同等的地位, ,行列式的性質(zhì)凡是對(duì)行行列式的性質(zhì)凡是對(duì)行成立的對(duì)列也同樣成立成立的對(duì)列也同樣成立. .121212()12( 1)nnnt p ppTppnpp ppDbbb det

33、(), det()TijijDaDb ,1,2,ijijbai jn 1121221()2( 1)nnnppt p ppp ppp naaa D 整理課件性質(zhì)性質(zhì)2 互換行列式的兩行（列）互換行列式的兩行（列）, ,行列式變號(hào)行列式變號(hào). .驗(yàn)證驗(yàn)證于是于是推論推論 如果行列式有兩行（列）完全相同，則此行列式為零如果行列式有兩行（列）完全相同，則此行列式為零. .證明證明互換相同的兩行，有互換相同的兩行，有 ，所以，所以 . 備注：交換第備注：交換第 行（列）和第行（列）和第 行（列），記作行（列），記作 . .175662358175358662196 196 175175662358358

34、662 DD 0D ji()ijijrr cc整理課件性質(zhì)性質(zhì)3 行列式的某一行（列）中所有的元素都乘以同一個(gè)行列式的某一行（列）中所有的元素都乘以同一個(gè)倍數(shù)倍數(shù) ，等于用數(shù)，等于用數(shù) 乘以此行列式乘以此行列式. .驗(yàn)證驗(yàn)證我們以我們以三三階行列式為例階行列式為例. . 記記 根據(jù)三階行列式的對(duì)角線法則，有根據(jù)三階行列式的對(duì)角線法則，有備注：第備注：第 行（列）乘以行（列）乘以 ，記作，記作 . .kk111213212223313233,aaaDaaaaaa 1112131212223313233kkaaaDaaaaaak ki()iirk ck整理課件推論推論 行列式的某一行（列）中所有元

35、素的公因子可以提行列式的某一行（列）中所有元素的公因子可以提到行列式符號(hào)的外面到行列式符號(hào)的外面?zhèn)渥ⅲ旱趥渥ⅲ旱?行（列）提出公因子行（列）提出公因子 ，記作，記作 . .1112131212223313233kkaaaDaaaaaak 112233122331132132132231122133112332()()()()()()aaaaaaaaaaaaaaakkkkkkaaa 112233122331132132132231122133112332a a aa a aa a aa a aa a aaaka Dk ki()iirk ck整理課件驗(yàn)證驗(yàn)證我們以我們以4階行列式為例階行列式為例.

36、 . 性質(zhì)性質(zhì)4 行列式中如果有兩行（列）元素成比例，則此行列行列式中如果有兩行（列）元素成比例，則此行列式為零式為零212223242122232431323334111213141112311121314111213213333431141400aaaaakkkakaaaaaaaaaaaaaaaakakaaaaaaaaa整理課件性質(zhì)性質(zhì)5 若行列式的某一列（行）的元素都是兩數(shù)之和若行列式的某一列（行）的元素都是兩數(shù)之和, ,例如：例如：則則121222221113212331332323aaDaaabababaa 111311132123212331331212222232331323aa

37、aaDaaaabababaaaaa整理課件驗(yàn)證驗(yàn)證我們以我們以三三階行列式為例階行列式為例. . 121222221113212331332323aaDaaabababaa 221231312322()13( 1)()ppt p p pppp p pabaa 123123131312322123()()132213( 1)( 1)t p p pt p p pppppp p pp p pppaaaaba 111311132123212331333131212222223332aaabaabaaaaaaabaaa整理課件性質(zhì)性質(zhì)6 把行列式的某一列（行）的各元素乘以同一個(gè)倍數(shù)把行列式的某一列（行）

38、的各元素乘以同一個(gè)倍數(shù)然后加到另一列然后加到另一列( (行行) )對(duì)應(yīng)的元素上去，行列式不變對(duì)應(yīng)的元素上去，行列式不變則則驗(yàn)證驗(yàn)證我們以我們以三三階行列式為例階行列式為例. . 記記 備注：以數(shù)備注：以數(shù) 乘第乘第 行（列）加到第行（列）加到第 行（列）上，記作行（列）上，記作 . .1.DD 122211132123313323,aaDaaaaaaa 1112131212213233323313233aaaDaaakakakaaaa ki().ijijrkr ckc j整理課件例例二、應(yīng)用舉例二、應(yīng)用舉例計(jì)算行列式常用方法：利用運(yùn)算把行列式化為計(jì)算行列式常用方法：利用運(yùn)算把行列式化為上三角形

39、行列式，從而算得行列式的值上三角形行列式，從而算得行列式的值2101044614753124025973313211 Dijrkr 3 整理課件解解2101044614753124025973313211 D3 2101044614753124022010013211312 rr整理課件2101044614753140202010013211 2101044614753124022010013211312 rr 2 3 122rr 4 整理課件42rr 2220020100140203512013211 2220035120140202010013211 144rr 133rr 整理課件222

40、0001000211003512013211 34rr 2220020100211003512013211 23rr 2 整理課件6000001000211003512013211 612 454rr .12 6400001000211003512013211 352rr 4 整理課件例例2 計(jì)算計(jì)算 階行列式階行列式解解將第將第 列都加到第一列得列都加到第一列得nabbbbabbbbabbbbaD abbbnababbnabbabnabbbbna1111 Dn, 3 , 2整理課件 11(1)11bbbabbanbbabbba 1(1)bbbabanbabab 00 1(1) ().nanb

41、 a b 整理課件例例3 設(shè)設(shè) 證明證明 1111111111110kkkkknnnknnnaaaaDccbbccbb ,)det(11111kkkkijaaaaaD ,)det(11112nnnnijbbbbbD .21DDD 整理課件證明證明對(duì)對(duì) 作運(yùn)算作運(yùn)算 ，把，把 化為下三角形行列式化為下三角形行列式 設(shè)為設(shè)為對(duì)對(duì) 作運(yùn)算作運(yùn)算 ，把，把 化為下三角形行列式化為下三角形行列式 設(shè)為設(shè)為1111110;kkkkkpDpppp1Dijrkr 1D2Dijckc 2D1121110.nnnnkqDqqqp整理課件對(duì)對(duì) D 的前的前 k 行作運(yùn)算行作運(yùn)算 ，再對(duì)后，再對(duì)后 n 列作運(yùn)算列作運(yùn)

42、算 ，把把 D 化為下三角形行列式化為下三角形行列式故故,01111111111nnnnknkkkkqqqccccpppD 1111kknnDppqq 12.D D ijrkr ijckc 整理課件 ( (行列式中行與列具有同行列式中行與列具有同等的地位等的地位, , 凡是對(duì)行成立的性質(zhì)對(duì)列也同樣成凡是對(duì)行成立的性質(zhì)對(duì)列也同樣成立立).). 計(jì)算行列式常用方法：計(jì)算行列式常用方法：(1)(1)利用定義利用定義;(2);(2)利利用性質(zhì)把行列式化為上三角形行列式，從而算得用性質(zhì)把行列式化為上三角形行列式，從而算得行列式的值行列式的值三、小結(jié)三、小結(jié)行列式的行列式的6 6個(gè)性質(zhì)個(gè)性質(zhì)整理課件計(jì)算計(jì)

43、算4 4階行列式階行列式 思考題思考題 11111111111122222222ddddccccbbbbaaaaD 1abcd 已已知知整理課件思考題解答思考題解答解解111111112222dddcccbbbaaaD 1111111111112222dddcccbbbaaa 整理課件dddcccbbbaaaabcd1111111111112222 dddcccbbbaaa111111111111122223 . 0 6 行列式按行(列)展開對(duì)角線法則只適用于二階與三階行列式對(duì)角線法則只適用于二階與三階行列式. .本節(jié)主要考慮如何用低階行列式來表示高本節(jié)主要考慮如何用低階行列式來表示高階行列式

44、階行列式. .整理課件一、引言結(jié)論結(jié)論 三階行列式可以用二階行列式表示三階行列式可以用二階行列式表示. .思考題思考題 任意一個(gè)行列式是否都可以用較低階的行列式表示？任意一個(gè)行列式是否都可以用較低階的行列式表示？122331111221221333332132132231112332a a aa a aaa a aaaaa aa aa 111213212223313233aaaaaaaaa 122331321311222322331213332123aa aaaaaa aaaaaaa 222321232123111213323331333133aaaaaaaaaaaaaaa整理課件例如例如 把

45、把 稱為元素稱為元素 的的代數(shù)余子式代數(shù)余子式在在n 階行列式中，把元素階行列式中，把元素 所在的第所在的第 行和第行和第 列劃后，列劃后，留下來的留下來的n1階行列式叫做元素階行列式叫做元素 的的余子式余子式，記作，記作 . 結(jié)論結(jié)論 因?yàn)樾袠?biāo)和列標(biāo)可唯一標(biāo)識(shí)行列式的元素，所以行列因?yàn)樾袠?biāo)和列標(biāo)可唯一標(biāo)識(shí)行列式的元素，所以行列式中每一個(gè)元素都分別對(duì)應(yīng)著一個(gè)余子式和一個(gè)代數(shù)余子式式中每一個(gè)元素都分別對(duì)應(yīng)著一個(gè)余子式和一個(gè)代數(shù)余子式. .11121314212223243132333441424344aaaaaaaaDaaaaaaaa 11121423313234414244aaaMaaaaaa

46、 2 32323231AMM 1ijijijAM ijaijijMijaija整理課件引理引理 一個(gè)一個(gè)n 階行列式，如果其中第階行列式，如果其中第 行所有元素除行所有元素除 外都為零，那么這行列式等于外都為零，那么這行列式等于 與它的代數(shù)余子式的乘與它的代數(shù)余子式的乘積，即積，即 例如例如 ijijDa A 11121314212223243341424344000aaaaaaaaDaaaaa 1112143 3332122244142441aaaaaaaaaa 3 3333333331a Aa M 11121433212224414244aaaaaaaaaa iijaija整理課件即有即有

47、又又從而從而下面再討論一般情形下面再討論一般情形.分析分析 當(dāng)當(dāng) 位于第位于第1 1行第行第1 1列時(shí)列時(shí), ,（根據(jù)（根據(jù)P.14例例10的結(jié)論）的結(jié)論）11212221200nnnnnaaaaDaaa 1111.Da M 1 11111111,AMM 1111.Da A ija整理課件我們以我們以4階行列式為例階行列式為例. . 思考題：思考題：能否以能否以 代替上述兩次行變換？代替上述兩次行變換？11121314212223244142434434000aaaaaaaaaaaaa2334111213142122232441424344000( 1)rraaaaaaaaaaaaa12111

48、213142122232441424334442000( 1)rraaaaaaaaaaaaa1112131421222324414243434(3 14)000( 1)aaaaaaaaaaaaa 13rr整理課件思考題：思考題：能否以能否以 代替上述兩次行變換？代替上述兩次行變換？答：答：不能不能. .231234234414243444142434411121212223314111213142421222324000( 1)000rrrraaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa133434411112142314111434441421222324212223221323414

49、444000( 1)000rraaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa13rr整理課件 被調(diào)換到第被調(diào)換到第1行，第行，第1列列1112131421222324414243434(3 14)000( 1)aaaaaaaaaaaaa 342312141112132421222344434(3 1)331424000( 1)( 1)ccccccaaaaaaaaaaaaa 14111234(13 1)32421222344414243(4 1)000( 1)( 1)aaaaaaaaaaaaa 3 4 2( 1) 3 434( 1)a 3434a A 34a1112132122234142

50、4334aaaaaaaaaa34M11121314212223244142434434000aaaaaaaaaaaaa整理課件二、行列式按行（列）展開法則定理定理3 行列式等于它的任一行（列）的各元素與其對(duì)行列式等于它的任一行（列）的各元素與其對(duì)應(yīng)的代數(shù)余子式乘積之和，即應(yīng)的代數(shù)余子式乘積之和，即 11221,2,iiiiininDa Aa Aa Ain 整理課件同理可得同理可得111213111213212223212223313233313233000000aaaaaaaaaaaaaaaaaa 111213212223212223212223313233313233313233000000

51、aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa1111a A 1212a A 1313a A 212122222323a Aa Aa A313132323333a Aa Aa A整理課件例例（P.12例例7續(xù)）續(xù)）3112513420111533D 51111113100105530 312 cc 34cc 3 3511( 1)1111550 511620550 21rr 1 362( 1)55 8205 40. 整理課件 證明證明 用數(shù)學(xué)歸納法用數(shù)學(xué)歸納法例例 證明范德蒙德證明范德蒙德( (Vandermonde) )行列式行列式所以所以n=2時(shí)時(shí)(1)式成立式成立.21211Dxx 21()i

52、jijxx 1222212111112111().nnnijn ijnnnnxxxxxxDxxxxx (1)21xx 整理課件假設(shè)假設(shè)(1)對(duì)于對(duì)于n1階范德蒙行列式成立，從第階范德蒙行列式成立，從第n行開始，后行行開始，后行減去前行的減去前行的 倍：倍：按照第按照第1列展開，并提出每列的公因子列展開，并提出每列的公因子 ，就有，就有2131122133112222213311111100()()()0()()()nnnnnnnnnxxxxxxxxxxxxxxxDxxxxxxxxx 1x1()ixx 整理課件 n1階范德蒙德行列式階范德蒙德行列式213112()()()()nnijn ijDx

53、xxxxxxx 1().ijn ijxx 232131122223111()()()nnnnnnxxxxxxxxxxxx整理課件推論推論 行列式任一行（列）的元素與另一行（列）的對(duì)行列式任一行（列）的元素與另一行（列）的對(duì)應(yīng)元素的代數(shù)余子式乘積之和等于零，即應(yīng)元素的代數(shù)余子式乘積之和等于零，即分析分析 我們以我們以3階行列式為例階行列式為例. . 把第把第1行的元素?fù)Q成第行的元素?fù)Q成第2行的對(duì)應(yīng)元素，則行的對(duì)應(yīng)元素，則 11220,.ijijinjna Aa Aa Aij 111213212223AAaaa A212223313232122233aaaaaaaaa 11121311111212

54、1313212223313233aaaa Aa Aa Aaaaaaa0. 整理課件定理定理3 行列式等于它的任一行（列）的各元素與其對(duì)行列式等于它的任一行（列）的各元素與其對(duì)應(yīng)的代數(shù)余子式乘積之和，即應(yīng)的代數(shù)余子式乘積之和，即推論推論 行列式任一行（列）的元素與另一行（列）的對(duì)行列式任一行（列）的元素與另一行（列）的對(duì)應(yīng)元素的代數(shù)余子式乘積之和等于零，即應(yīng)元素的代數(shù)余子式乘積之和等于零，即綜上所述，有綜上所述，有同理可得同理可得 11221,2,iiiiinina Aa Aa AD in 11220,.ijijinjna Aa Aa Aij 1122,0,niinijjjDija Aa Aa

55、Aij 1122,0,ijijinjnDija Aa Aa Aij 整理課件例例 計(jì)算行列式計(jì)算行列式解解5312017252023100414002350D 5312017252023100414002350D 2 5531202311204140235 整理課件23110 072066 7210 ( 2)66 20 ( 4212)1080. 2312 5414235 53204140132021352152 31rr 21( 2)rr 整理課件例例 設(shè)設(shè) , , 的的 元的余子式和元的余子式和代數(shù)余子式依次記作代數(shù)余子式依次記作 和和 ，求，求分析分析 利用利用及及352111051313

56、2413D D( , )i jijMijA11121314AAAA11213141.MMMM111213142122232411111212131314143132333441424344aaaaaaaaa Aa Aa Aa Aaaaaaaaa 整理課件解解125202100 111213141111105134311321AAAA 43rr 31rr 1111110522021100 115222110 21cc 2502 4. 整理課件1521110513131413 105105113 43rr 1521110513130100 121105113 132rr 0. 1121344111

57、213141MMMMAAAA 7 克拉默法則整理課件二元線性方程組二元線性方程組 若令若令 ( (方程組的系數(shù)行列式方程組的系數(shù)行列式) )則上述二元線性方程組的解可表示為則上述二元線性方程組的解可表示為11112212112222a xa xba xa xb 11122122aaDaa 1211222bbaDa 1221121baDab 1122122111221221DDb aa bxa aa a 1121212211221221a bb aDxa aa aD 整理課件一、克拉默法則如果線性方程組如果線性方程組的系數(shù)行列式不等于零，即的系數(shù)行列式不等于零，即1111221121122222

58、1122(1)nnnnnnnnnna xa xa xba xa xaxba xaxaxb 1112121222120nnnnnnaaaaaaDaaa整理課件其中其中 是把系數(shù)行列式是把系數(shù)行列式 中第中第 列的元素用方程組右端的常列的元素用方程組右端的常數(shù)項(xiàng)代替后所得到的數(shù)項(xiàng)代替后所得到的 階行列式，即階行列式，即那么線性方程組那么線性方程組(1)(1)有解并且解是唯一的，解可以表示成有解并且解是唯一的，解可以表示成122123,. (2)nnDDDDxxxxDDDD jDDjn111,11,111,1,11jjnjnn jn jnnnaaaaDaaaabb 整理課件定理中包含著三個(gè)結(jié)論：定理

59、中包含著三個(gè)結(jié)論：方程組有解；方程組有解；（解的存在性）（解的存在性） 解是唯一的；解是唯一的；（解的唯一性）（解的唯一性）解可以由公式解可以由公式( (2) )給出給出. .這三個(gè)結(jié)論是有聯(lián)系的這三個(gè)結(jié)論是有聯(lián)系的. . 應(yīng)該注意，該定理所討論的只是系應(yīng)該注意，該定理所討論的只是系數(shù)行列式不為零的方程組，至于系數(shù)行列式等于零的情形，數(shù)行列式不為零的方程組，至于系數(shù)行列式等于零的情形，將在第三章的一般情形中一并討論將在第三章的一般情形中一并討論. .整理課件關(guān)于克拉默法則的等價(jià)命題定理定理4 如果線性方程組如果線性方程組( (1) )的系數(shù)行列式不等于零，則的系數(shù)行列式不等于零，則該線性方程組

60、一定有解該線性方程組一定有解, ,而且解是唯一的而且解是唯一的 . .定理定理4 如果線性方程組無解或有兩個(gè)不同的解，則它的如果線性方程組無解或有兩個(gè)不同的解，則它的系數(shù)行列式必為零系數(shù)行列式必為零. .設(shè)設(shè)11112211211222221122(1)nnnnnnnnnna xa xa xba xa xaxba xaxaxb 整理課件例例 解線性方程組解線性方程組解解12341242341234258,369,225,4760.xxxxxxxxxxxxxx 2151130602121476D 122rr 42rr 075131306021207712 整理課件75132127712 122c