问题

这道行列式如何求解?

回答
这是一道计算行列式的题目,我们可以通过一系列的 行(或列)变换 来简化行列式,最终求得结果。行变换是指对行列式的行进行加、减、乘、除等操作,而列变换同理。

在开始之前,我们先回顾一下几个重要的行列式性质:

1. 交换两行(或两列)会改变行列式的符号。
2. 将某一行(或某一列)乘以一个常数 k,则整个行列式的值也乘以 k。
3. 将某一行的倍数加到另一行(或某一列的倍数加到另一列)上,行列式的值不变。
4. 行列式中有一行(或一列)全为零,则行列式的值为零。
5. 行列式中有两行(或两列)成比例,则行列式的值为零。
6. 对角矩阵(主对角线以下的元素全为零)或三角矩阵(主对角线以上的元素全为零)的行列式等于其主对角线元素的乘积。

现在,我们来看一下这道行列式(请提供具体的行列式,我将根据您提供的行列式进行详细解答)。

假设您提供的行列式是这样的(这是一个例子,请您将题目中的行列式替换掉):

$$
egin{vmatrix}
a & b & c \
d & e & f \
g & h & i
end{vmatrix}
$$

我们的目标是利用上述性质,将这个行列式转化为一个更容易计算的形式,通常是三角矩阵或者包含更多零的矩阵。

第一步:观察行列式,寻找可以简化的地方。

观察上例的行列式,目前没有明显的零元素,也没有显而易见的成比例行或列。在这种情况下,我们可以选择 创造零元素。通常,我们选择某一行(或列)作为“基准”,然后用这一行的倍数去减(或加)其他行(或列),以便在其他行(或列)上产生零。

第二步:进行行(或列)变换,创造零元素。

让我们选择第一行作为基准。

目标: 让第二行第一个元素(d)变为零。
操作: 将第一行乘以 $d/a$,然后从第二行减去。 (假设 a 不为零)
新的第二行 = 第二行 $(d/a) imes$ 第一行
新第二行第一个元素:$d (d/a) imes a = d d = 0$
新第二行第二个元素:$e (d/a) imes b = e frac{db}{a}$
新第二行第三个元素:$f (d/a) imes c = f frac{dc}{a}$

目标: 让第三行第一个元素(g)变为零。
操作: 将第一行乘以 $g/a$,然后从第三行减去。 (假设 a 不为零)
新的第三行 = 第三行 $(g/a) imes$ 第一行
新第三行第一个元素:$g (g/a) imes a = g g = 0$
新第三行第二个元素:$h (g/a) imes b = h frac{gb}{a}$
新第三行第三个元素:$i (g/a) imes c = i frac{gc}{a}$

根据性质3,这些操作不会改变行列式的值。 现在的行列式变成了:

$$
egin{vmatrix}
a & b & c \
0 & e frac{db}{a} & f frac{dc}{a} \
0 & h frac{gb}{a} & i frac{gc}{a}
end{vmatrix}
$$

第三步:继续简化。

现在我们关注剩下的 $2 imes 2$ 的子行列式。我们可以选择第二行作为新的基准,并尝试让第三行第二个元素变为零。

目标: 让第三行第二个元素 $h frac{gb}{a}$ 变为零。
操作: 将第二行乘以 $frac{h frac{gb}{a}}{e frac{db}{a}}$,然后从第三行减去。 (假设 $e frac{db}{a}$ 不为零)
新的第三行 = 第三行 $frac{h frac{gb}{a}}{e frac{db}{a}} imes$ 第二行

这个操作会让第三行第一个元素(0)保持不变,第二个元素变为零,第三个元素也会相应变化。

另一种更常见且通常更简洁的方法是:

利用行变换将行列式转化为上三角矩阵或下三角矩阵。

让我们回到上面创造零的步骤,这次我们用更“工程化”的思路来处理分数:

$$
egin{vmatrix}
a & b & c \
d & e & f \
g & h & i
end{vmatrix}
$$

操作1: 第二行减去第一行的 $d/a$ 倍,第三行减去第一行的 $g/a$ 倍。
为了避免一开始就出现分数,我们可以先对整个行列式乘以 $a^2$ (最后再除以 $a^2$),或者通过其他方式。

让我们换一种更具“巧思”的行变换:

目标: 制造更多的零。

1. R2 < R2 (d/a)R1 (为了方便计算,我们先不写出来,先看思路)
2. R3 < R3 (g/a)R1

这样我们得到了第一列是 $a, 0, 0$ 的行列式。

$$
egin{vmatrix}
a & b & c \
0 & e frac{db}{a} & f frac{dc}{a} \
0 & h frac{gb}{a} & i frac{gc}{a}
end{vmatrix}
$$

现在,我们来看剩下的 $2 imes 2$ 的部分。

$$
egin{vmatrix}
e frac{db}{a} & f frac{dc}{a} \
h frac{gb}{a} & i frac{gc}{a}
end{vmatrix}
$$

进行一次列变换:C2 < C2 ( (f dc/a) / (e db/a) ) C1 (如果分母不为零)

更简洁的思路:

直接计算 $2 imes 2$ 的行列式,然后乘以主对角线元素。

对于上三角或下三角矩阵,其行列式等于主对角线元素的乘积。

如果我们成功将行列式转化为:

$$
egin{vmatrix}
a' & b' & c' \
0 & e' & f' \
0 & 0 & i'
end{vmatrix}
$$

那么它的行列式就是 $a' imes e' imes i'$。

现在,我们来看具体计算 $2 imes 2$ 的行列式。

$$
egin{vmatrix}
X & Y \
Z & W
end{vmatrix} = XW YZ
$$

所以,在我们的例子中,当行列式变成:

$$
egin{vmatrix}
a & b & c \
0 & e frac{db}{a} & f frac{dc}{a} \
0 & h frac{gb}{a} & i frac{gc}{a}
end{vmatrix}
$$

我们展开行列式(沿第一列展开):

行列式的值 = $a imes egin{vmatrix} e frac{db}{a} & f frac{dc}{a} \ h frac{gb}{a} & i frac{gc}{a} end{vmatrix}$

现在计算这个 $2 imes 2$ 的行列式:

$(e frac{db}{a})(i frac{gc}{a}) (f frac{dc}{a})(h frac{gb}{a})$

= $(ei frac{egc}{a} frac{dbi}{a} + frac{dbgc}{a^2}) (fh frac{fgb}{a} frac{dch}{a} + frac{dcgb}{a^2})$

= $ei frac{egc}{a} frac{dbi}{a} + frac{dbgc}{a^2} fh + frac{fgb}{a} + frac{dch}{a} frac{dcgb}{a^2}$

将各项合并,通分:

= $frac{a^2ei aegc adbi + dbgc afh + afgb + adch adbc}{a^2}$

注意到,这个表达式就是原始行列式的代数余子式展开后的形式,即:

$a(ei fh) b(di fg) + c(dh eg)$

这是 $3 imes 3$ 行列式的标准计算方法(沿第一行展开)。

关键在于,行变换的目的就是为了得到更容易计算的形式。

更通用的思路步骤:

1. 寻找一个非零元素作为“主元”。 通常选择第一行第一列的元素。
2. 利用主元,将该列(或行)的其他元素变为零。
如果选择第一行第一列元素 $a_{11}$ 作为主元:
对其他行 $i$ (i=2, 3, ... n),执行操作:$R_i leftarrow R_i frac{a_{i1}}{a_{11}} R_1$
3. 重复上述过程,对剩下的子行列式进行操作。 每次操作都会减少一个维度,直到得到一个 $2 imes 2$ 的行列式。
4. 计算 $2 imes 2$ 的行列式: $egin{vmatrix} a & b \ c & d end{vmatrix} = ad bc$
5. 如果中间步骤中,我们使用了“将某一行(或某一列)乘以一个常数 k”的操作,最后需要将整个结果除以 k。
6. 如果交换了行(或列),记得在最终结果上乘以 1。

举例说明,如果我们想将行列式转化为上三角矩阵:

$$
A = egin{vmatrix}
a & b & c \
d & e & f \
g & h & i
end{vmatrix}
$$

步骤 1:
R2 < R2 (d/a)R1
R3 < R3 (g/a)R1

$$
A = egin{vmatrix}
a & b & c \
0 & e frac{db}{a} & f frac{dc}{a} \
0 & h frac{gb}{a} & i frac{gc}{a}
end{vmatrix}
$$

步骤 2:
现在,我们关注第二行和第三行的 $2 imes 2$ 部分。
令 $e' = e frac{db}{a}$, $f' = f frac{dc}{a}$
令 $h' = h frac{gb}{a}$, $i' = i frac{gc}{a}$

R3 < R3 (h'/e')R2 (这里我们用的是新行列式中的元素)

$$
A = egin{vmatrix}
a & b & c \
0 & e' & f' \
0 & 0 & i' frac{h'}{e'} f'
end{vmatrix}
$$

这是一个上三角矩阵,其行列式就是主对角线元素的乘积:
$a imes e' imes (i' frac{h'}{e'} f')$

将 $e'$, $f'$, $h'$, $i'$ 代入:
$a imes (e frac{db}{a}) imes (i frac{gc}{a} frac{h frac{gb}{a}}{e frac{db}{a}} (f frac{dc}{a}))$

化简这个表达式会得到最初的 $aei + bfg + cdh ceg bdi afh$ 的结果。

总结一下求解行列式的思路,无论行列式多大:

目标: 制造零,特别是制造出零行、零列,或者使行列式变为上三角或下三角矩阵。
工具: 行(或列)变换。
策略:
优先进行“将某一行(或某一列)的倍数加到另一行(或另一列)上”的操作,因为这不会改变行列式的值。
如果需要“将某一行(或某一列)乘以常数k”,最后一定要记得将整个行列式的值除以k。
如果交换了两行(或两列),最后记得将结果乘以1。
寻找“1”或者“ 1”这样的元素,它们更容易作为主元来操作。
对于 $2 imes 2$ 的子行列式,直接使用 $adbc$ 的公式。
对于 $n imes n$ 的行列式,转化为上三角或下三角矩阵后,行列式就是主对角线元素的乘积。
还可以利用代数余子式展开,但如果零元素不多,会很繁琐。

请您将具体的行列式写出来,我将一步一步地为您演示如何求解。 记住,行列式的计算往往需要一些耐心和技巧,尝试找到最简便的路径是关键。

网友意见

user avatar

From the two answers below

we have

where

Multiplying by two sides, we obtain

i.e.

namely

which implies

where s are integers.

On the other hand, the value of determinant is invariable with the operation which adding a multiple of a row to another row, that is

where , are the th and th row, is a constant.

hence, according to the above analysis, we finnally get

where

类似的话题

  • 回答
    这是一道计算行列式的题目,我们可以通过一系列的 行(或列)变换 来简化行列式,最终求得结果。行变换是指对行列式的行进行加、减、乘、除等操作,而列变换同理。在开始之前,我们先回顾一下几个重要的行列式性质:1. 交换两行(或两列)会改变行列式的符号。2. 将某一行(或某一列)乘以一个常数 k,则整个.............
  • 回答
    武大靖的“催生”言论:一位名将的坦诚,还是对感情的忽视?近期,关于短道速滑名将武大靖在直播中疑似催促女友“先生孩子再领证”的言论,在网络上引发了不小的讨论。他直言“我们这行很麻烦”,似乎想为自己解释这种“先上车后补票”的逻辑。这番话,一石激起千层浪,将一个运动员在事业与个人生活之间的挣扎,以及他对婚.............
  • 回答
    “为赋新词强说愁”这句话,本身就像一句古老的禅机,又像一个精明的评价,总能引发人们的好奇和思考。要说一道题是否“为赋新词强说愁”,得先明白这句话的来龙去脉,以及它用在一道题上时,究竟是批评还是赞扬,抑或是另有深意。“为赋新词强说愁”的来由与含义这句话出自宋代词人贺铸的《青玉案·横挥玉鞭》。原词写道:.............
  • 回答
    请您把趣味数学题发给我!我很乐意帮助您解决它。为了能给出详细的解答,我需要您提供具体的题目内容。一旦您把题目发过来,我会尽力做到以下几点: 清晰地解释题目: 我会确保理解题目的意思,并用通俗易懂的语言将其复述一遍,避免产生歧义。 分析题目类型和关键信息: 确定题目属于哪个数学领域(例如:算术.............
  • 回答
    没问题!这道极限题确实是个不错的题目,需要我们用一些巧妙的方法来解决。我来给你详细讲讲,保证让你听得明明白白。咱们先来看看这道题长什么样(虽然你没给出具体题目,但这类题通常有特点):通常这类极限题,长成下面这种“套娃”或者“指数函数嵌套”的样子:$$ lim_{x o a} f(x)^{g(x)}.............
  • 回答
    哈哈,这你算是问到点子上了!洛必达法则这玩意儿,用得好,能化繁为简,是求导过程中解决某些棘手问题的利器。但它也不是万能的,用之前得先摸清它的脾气。咱们先不急着看具体是哪道题,先聊聊洛必达法则这道“密令”,啥时候能亮出来用。洛必达法则的“身份证明”:0/0 或 ∞/∞ 型未定式简单来说,洛必达法则就是.............
  • 回答
    当然可以!这道求极限题,用泰勒展开绝对是利器,而且过程可以很直观。我来给你详细说道说道。咱们先明确一下,什么时候我们会想到用泰勒展开来求极限呢?通常是遇到那些 “不定式” 形式的极限,比如 0/0, ∞/∞,甚至是 1∞, ∞0, 00,而且函数形式比较复杂,直接代入或者通过代数变形、洛必达法则处理.............
  • 回答
    嘿,别着急,这道极限我给你捋捋!说实话,看你这么急,我也有点小激动,咱们一起来把它拿下!让咱们先来看看这道极限题的“真面目”:$$ lim_{x o 2} frac{x^2 4}{x 2} $$看到它,是不是脑子里闪过很多念头?“直接代入法行不行?”,“分母是零怎么办?”,“是不是有什么秘密武.............
  • 回答
    好的,咱们来聊聊这个极限问题。要说怎么求它,其实就是看当这个表达式里的那个数字(通常我们称它为变量,比如x或n)越来越接近某个特定值时,整个表达式的结果会怎么变。有时候它会趋向一个固定的数字,有时候它可能会无限变大(正无穷)或者无限变小(负无穷),还有些情况就比较复杂了,没法给个准信。第一步:看清楚.............
  • 回答
    没问题,咱们一起来把这道定积分题目彻底搞明白。请你把题目发给我,我一定会用最接地气、最细致的方式来给你讲解,就像我们面对面一起做题一样,绝对不会有那种生硬的AI范儿。收到题目后,我会从以下几个方面入手,让你不仅知道怎么算,更能理解为什么这么算:1. 审题破译: 函数的性质: 我会先帮你.............
  • 回答
    咱们来仔细琢磨琢磨这道极限题,看看它到底怎么算,还有里面用到的那些“小把戏”。这道题呢,看起来有点眼熟,但如果直接代入数值,会发现分子分母都变成零,这就叫“0/0不定式”,这时候就得使出浑身解数了,不能傻乎乎地硬算。咱们先来拆解一下这道题的结构:通常我们遇到的极限题目,无非是指数、对数、三角函数、或.............
  • 回答
    看到你对这个不定积分的求解感到好奇,想找更便捷的方法,这想法很棒!很多时候,数学题就像解谜一样,除了直接暴力破解,总能找到更优雅、更省力的路径。我们来聊聊这个不定积分。要判断有没有更方便的方法,我需要知道它具体长什么样。请你把这个不定积分写出来,比如是 $int f(x) , dx$ 的形式。只要你.............
  • 回答
    这道积分题,咱们一步步来把它啃下来,保证说得明明白白,让你一看就懂!咱们要算的是这个积分: ∫ (x² + 3x + 2) / (x² 1) dx看到这个分数形式的积分,咱们第一反应就是,分母是不是可以化简一下?第一步:化简分母分母 `x² 1` 是一个平方差公式,可以写成 `(x 1)(x .............
  • 回答
    好的,没问题!这道重积分不等式的题目,咱们一步一步来把它捋清楚,保证讲得够明白,而且不带任何AI味儿。咱们先来看题目,假设题目是这样的:证明:$$ iint_D frac{1}{1+x^2+y^2} , dA le pi $$其中,$D$ 是以原点为中心,半径为 1 的圆盘,即 $D = {(x, .............
  • 回答
    这道数列极限确实有更直观、更省力些的解法,不用过于纠结那些繁复的代数变形。咱们一步一步来拆解,看看怎么把这个过程变得简单明了。咱们要算的极限是:$$ lim_{n o infty} left( sqrt{n^2 + 2n} n ight) $$为啥说它不那么“直接”呢?当你第一眼看到这个式子,.............
  • 回答
    这道不定积分求导的过程确实可以再简化一下,我们可以试着从不同的角度来审视它,希望能找到更简洁的解法。我们先来看看原积分:$$ int frac{dx}{sqrt{x^2 + 2x + 10}} $$第一眼看到 $sqrt{x^2 + 2x + 10}$,我们很容易想到配方。这通常是处理包含二次项根号.............
  • 回答
    这道填空题的答案是填 has。这背后的原因,咱们得从英文的主谓一致原则说起,这是英语最基本的语法规则之一。简单来说,就是句子的主语(谁或什么做了某事)和谓语动词(动作是什么)在单复数和人称上需要保持一致。咱们来看看这个填空题的具体情况,虽然你没给出完整的句子,但我能推测出填空题的语境,通常这种时候,.............
  • 回答
    好的,请把具体的英语题目发给我。我需要看到题目本身,才能为你详细地分析为什么那样填,以及其中的语法、词汇或语境的道理。一旦你把题目发过来,我会从以下几个方面来解释:1. 词汇选择的准确性: 为什么这个词最适合放在这里?它在意思、搭配、语体上有什么特别之处?有没有其他近义词,但它们为什么不行?我会解.............
  • 回答
    好的,我来帮你仔细分析一下这道题,并且会用最自然、最接地气的方式来讲解,就像一个经验丰富的朋友在和你一起琢磨一样。首先,我们得知道,“这道题”具体指的是什么?你只给了我一个泛泛的说法,就像你说“我有一个问题”,但不说问题是什么,我真的很难下手。请你务必告诉我这道题的“真面目”:1. 题目的具体内容.............
  • 回答
    当然,我很乐意为你详细讲解这道题的解题思路。为了让你更好地理解,我会尽量用一种更加自然、有条理的方式来阐述,避免生硬的AI痕迹。请问,你这里提到的“这道题”具体是指哪一道题呢?通常情况下,一道题的解题思路可以从以下几个方面来梳理:1. 理解题意 (What is asked?) 关键词.............

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有