行列式的3种定义_行列式的概念

(2) 2024-08-03 12:12

Hi,大家好,我是编程小6,很荣幸遇见你,我把这些年在开发过程中遇到的问题或想法写出来,今天说一说
行列式的3种定义_行列式的概念,希望能够帮助你!!!。

本文根据张宇讲解线性代数整理

1. 行列式的性质定义(第一定义)

此种定义行列式的方法直接给出了行列式的几何含义,由数学家柯西提出:
假设有行列式 ∣ α 11 α 12 α 21 α 22 ∣ |\begin{matrix} \alpha_{11} & \alpha_{12}\\ \alpha_{21} &\alpha_{22} \end{matrix}| α11α21α12α22,我们把 ( α 11 , α 12 ) (\alpha_{11},\alpha_{12}) (α11,α12) ( α 21 , α 22 ) (\alpha_{21},\alpha_{22}) (α21,α22)分别看成二维向量,并将其在直角坐标系中表示出来:

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求向量所围成的四边形面积 S = l ∗ m ∗ s i n ( β − α ) = l ∗ m ∗ ( s i n β c o s α − s i n α c o s β ) = l ∗ cos ⁡ α ∗ m ∗ s i n β − l ∗ s i n α ∗ m ∗ c o s β = α 11 ∗ a 22 − α 12 ∗ α 21 S=l*m*sin(\beta-\alpha)\\=l*m*(sin{\beta}cos{\alpha}-sin{\alpha}cos{\beta})\\=l*\cos{\alpha}*m*sin{\beta}-l*sin{\alpha}*m*cos{\beta}\\=\alpha_{11}*a_{22}-\alpha_{12}*\alpha_{21} S=lmsin(βα)=lm(sinβcosαsinαcosβ)=lcosαmsinβlsinαmcosβ=α11a22α12α21
所以行列式的结果就是以这两个向量为邻边的平行四边形的面积

将上述结论做线性推广就可以得到行列式的第一定义:n阶行列式是由n维向量组成的,其结果为以这n个向量为邻边的n维图形的体积

2. 行列式的逆序数定义法

  • 逆序:在一个n级排列 i 1 , i 2 . . . . . i n i_1,i_2.....i_n i1,i2.....in中,若 i s > i j i_s>i_j is>ij i s i_s is排在 i j i_j ij前面,则称这两个数构成一个逆序
  • 逆序数:在一个排列中,逆序的总数称为该排列的逆序数,如 τ ( ) = 3 \tau()=3 τ(231456)=3

n(n>=2)阶行列式:
∣ a 11 a 12 … … a 1 n a 21 a 22 … … a 2 n … … … … … … … … a n 1 a n 2 … … a n n ∣ = Σ j 1 , j 2 . . . . , j n ( − 1 ) τ ( j 1 , j 2 . . . . , j n ) a i 1 1 a 2 j 2 . . . . . . a n j n |\begin{matrix} a_{11} & a_{12} &……&a_{1n}\\ a_{21} & a_{22} &……&a_{2n}\\ ……&……&……&……\\ a_{n1}&a_{n2}&……&a_{nn} \end{matrix}|=\Sigma_{j_1,j_2....,j_n}(-1)^{\tau(j_1,j_2....,j_n)}a_{i1_1}a{2j_2}......a_{nj_n} a11a21an1a12a22an2a1na2nann=Σj1,j2....,jn(1)τ(j1,j2....,jn)ai11a2j2......anjn

将上面这段翻译成人话主要是分成一下几个步骤:

  1. Σ j 1 , j 2 . . . . , j n \Sigma_{j_1,j_2....,j_n} Σj1,j2....,jn表示对所有n个列下表排列求和,共有 n ! n! n!项之和
  2. 每一项分别取自不同行,不同列的n个元素的乘积构成
  3. 要先按照行下标顺排,再看列下标有几个逆序数,决定正负号

我们经常用的画图法就是属于用第二定义来求解,可见一般用其解决2阶或者3阶问题比较方便,大于3阶的则需要接下来的第三定义.
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3. 行列式的展开定理(第三定义)

行列式的值等于行列式的某行(列)元素分别乘其相对应的代数余子式后再求和,其核心思想是降阶.

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