1.3 行列式的性质与计算

一、行列式的性质


  首先介绍转置行列式的概念。
  定义:设有n阶行列式D,现把D中行与列互换,即把D中第一行改成第一列,第二行改为第二列,…,第n行改为第n列,得到又一个n阶行列式,称它为行列式D的转置行列式记成
  即,则
  性质 1: 行列式与它的转置行列式相等,即
  例如
  性质1表明:在行列式中,行与列的地位是平等的或对称的,因而行列式有关于行的性质,对列也同样成立。

  性质 2 :用数 k 乘行列式 D 中某一行(或某一列)所得的行列式等于行列式 D k 倍,换句话说,对行列式,可以按行(列)提出公因数。
  例如
  
  例 1:计算行列式
  解:D中第二行元素有公因数2,第三行元素有公因数3,都可提出来,即

  性质 3: 互换行列式的任意两行(或两列),行列式的值变号
  例如
  推论 1 :若行列式中有某两行(列)相同,则此行列式为零。
  推论 2 :若行列式中有某两行(列)元素对应成比例,则此行列式为零。
  例如
  这是因为第一行元素与第三行元素对应成比例。

  性质 4 :若行列式的某一行(或某一列)的每一元素均表为两个数的和,则行列式可以按该行(列)拆成两个行列式相加。
  例如
  注意:在拆成两个行列式相加时,应逐行或逐列拆,即
  应该为

             


  性质 5 :把行列式 D 的某一行(列)的 k 倍加到另一行(列)上,行列式的值不变。
  例如

  例 2:已知104,273,351均能被13整除,
  证明:行列式也能被13整除
  证:把D的第一列的100倍,第二列的10倍均加到第三列上,得

     ,而的值必是整数。

    所以D的值为13的整数倍,即D能被13整除。证毕。

  例 3:证明的充要条件是
  证:

      
     证毕。

  由以上行列式性质与展开定理,可得
  定理3.1设有n阶行列式,则 ,即行列式D中任意一行(列)各元素与另一行(列)对应元素的代数余子式的乘积之和必等于零。

  

二、行列式的计算


  行列式的计算主要有以下两种基本方法
  ( 1 )利用行列式性质,把原行列式化为上(下)三角行列式求值。
  ( 2 )利用性质,先把行列式中某一行(或某一列)的元素尽可能多的化为零,然后再按该行或列展开,把阶数逐步降下来。

  例 4:计算行列式
  解方法一,化为上三角行列式

      
  方法二 展开降阶法
  由于D中第4列已有两个元素为零,利用性质5,再把一个元素化为零。
  
     

  例5:计算n阶行列式
  解 方法一
  这个行列式的特点是每行元素的和均为,(称它为行和相同行列式),可采用以下方法求其值,先把后n-1个列都加到第1列上,提出第1列的公因数,再将后n-1个行都减去第一行。
  
 

  方法二考虑到D中每一行上有很多元素为b,采用“加边法”,即造一个与D相等的n+1阶行列式。
  当时,显然,不妨设
    
    
    

  例6:计算行列式
  解:方法一,直接按第一列展开
    
     
     

    方法二 降阶法
    
     

     

    方法三 加边法