1、1.1n阶行列式 1.1.1 二阶、三阶行列式 n阶行列式的概念来源于对线性方程组的研究:设二元线性方程组 (1)其中现在讨论线性方程组(1)的求解公式,对(1)作加减消元得:第一章 n阶行列式(2)式(2)就是式(1)的解,但(2)不易记忆,因此有必要引进新的符号-“行列式”来表示(2)式。定义: 设 是四个数,称代数和为二阶行列式,记作 称为这个二阶行列式的元素, 的两个下角标 分别表示所在的行和列的序号,常称 是行列式的( )元素。对线性方程组(1),记(1)的解(2)可写成例如,对线性方程组由于 为了得出关于三元线性方程组 则方程组的解可以写成的类似解法,我们引入三阶行列式。定义: 称
2、为三阶行列式。例如为了研究n元线性方程组我们把二阶和三阶行列式加以推广,引入n阶行列式。 1.1.2 全排列的逆序数、对换为了给出n阶行列式的定义,首先介绍全排列的“逆序数”与全排列的“对换”。定义: 把n个不同的元素排成一列,叫做这n个元素的全排列,或n阶排列(简称排列)。n个不同元素的排列共有 种例如:自然数1,2,3的排列共有六种: 123,132,213,231,312,321 为了方便起见,今后把自然数 视为n个不同的元素的代表。用 表示这n个不同的元素中的一个 ,且 时 于是 便是 的一个排列。对于排列 , 称排在 前且比 大的数的个数 为 的逆序数,把这个排列中各数的逆序数之和称
3、为这个排列的逆序数,逆序数为奇数的排列称为奇排列;逆序数为偶数的排列称为偶排列; 自然排列:记作:的逆序数为自然排列:排列的逆序数为例1: 求排列的逆序数定义 n2个元素排成n行n列,称 定义: 在一个排列中,将某两个数的位置对调(其他数不动)的变动叫做一个对换。 定理1.1 一个排列中的任意两个数对换后,排列改变奇偶性。 定理1.2 在全部n 阶排列中, 奇偶排列各占1.1.3 n阶行列式的定义一半。为n阶行列式,其中是对所有n阶排列取和。此行列式可简记或 。记一阶行列式 ;例1.5 三角形行列式(或对角形行列式)等于主对角线上n个元素的乘积。例1.6 负三角形行列式n阶行列式的等价定义:1
4、.2 n 阶行列式的性质定义: 设,称为 D 的转置行列式。性质1 行列式与转置行列式相等.n 阶行列式的性质 性质2 互换行列式的两行(列),行列式变号.推论 如果行列式有两行(列)完全相同,则该行列式为零.性质3 把行列式的某一行(列)的所有元素同乘 以数c,等于用数c乘以这个行列式推论1 如果行列式某一行(列)有公因子k时,则该公因子k可以提到行列式的符号外面性质4 如果行列式某行(列)的所有元素都是两数之和,则该行列式为两行列式之和,即推论2 如果行列式有两行(列)成比例, 则该行列式为零。 性质5 把行列式的某一行(列)的各元素同乘以 数c加到另一行(列)的对应元素上去, 则行列式的值不变 下面讨论将n阶行列式转化为n-1阶行列式计算的问题,即: 行列式展开定理。 定义1.6 在给定的n阶行列式 中,把元素 所在的i行和j列的元素划去,剩余元素构成的n-1阶行列式称为元素 的余子式,记作 ; 而元素 的代数余子式记作 , 定义 例如 在行列式中性质6 n阶行列式 等于它的任意一行(列)的所有元素与其对应的代数余子式的乘积之和,即推论 n阶行列式 ,则利用Kronecker 符号函数证明:由及性质6将G按 j 行展开有例1.7