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链接2—行列式按行(列)展开(Laplace展开):
引理 如果阶行列式的第行除外的其余元素都为零,则这个行列式等于与其代数余子式的乘积,即。
证 先证最简单的情况:设
,
这是前节例3(“切块”)中时的情况,由例3的结论,即有。又因,故得。
再证一般的情况:设的第行除外的其余元素都为零:
将的第行依次与上面的行逐行对换,再将第列依次与左面的列逐列对调,共经次对调,将调到了第1行第1列的位置上,所得的行列式记为,则
,
而在中的余子式仍然是在中的余子式。利用已证的结果有,因此
。◆
定理1.2 阶行列式的任一行(列)的各元素与其对应的代数余子式的乘积之和,等于的值,即
, (1.13)
或 。
证 任选的第行,把该行元素都写作个数之和:
++,
由引理即得
。
这称为“按第行展开”,按第列展开可类似证明,即
。◆
这个定理称为行列式按一行(列)展开法则(Laplace展开)。
Laplace展开为行列式化简提供了又一种思路:将阶行列式的计算化为阶行列式的计算,这称为降阶。
补例1: 设,求其展开式中项的系数。
解: 将按第一行展开:
,
则可见项的系数为的代数余子式。
例1:(p.19例1,黑板演算示范)用降阶法计算
补例2: 计算n阶行列式
解法一:按第一列展开:
便得到一个递推公式: 。
但用此式较难递推,将其变形为:
。
用此公式递推可得:
。
而,,故首先递推得:
。
由此再作递推:
。
解法二:得到递推公式后,用数学归纳法。易见
; 。
假设 , ,
则得
。
例2: 证明范得蒙行列式:
其中
。
证 用数学归纳法:当时,
,
等式成立。假设等式对阶范得蒙行列式成立,即。则对n 阶范得蒙行列式:
按第一列展开并提取公因子,得
。
后面的行列式是一个阶范得蒙行列式,由归纳假设可写作
,
代入上式便得
。
例3:(p.21,板书示范。)(注:书上的“上下翻转”、“左右翻转”的提法不好,应改为“换行换列”,与性质对应,便于搞清产生了几个负号。)
例4:(p.21,板书示范,多介绍几个做法。)
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