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四阶行列式的计算示,四阶行列式的计算方法

时间:2023-05-06 08:47:52 阅读:236303 作者:4652

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猴博士爱讲课  

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第一课:行列式的计算

各位爱听歌的电源,你们好,接下来我大约2小时的时间带领大家从零基础到完全掌握这门《线性代数》,我们直接开始第一课,第一课只教大家一种知识:行列式的计算。

所谓行列式,就是长这个模样的东西,它有相同的行数与相同的列数,外面加两条竖线,

2行2列→二阶行列式

3行3列→三阶行列式

4行4列→四阶行列式

这些行列式都能经过一系列计算,最后得出一个数字。本课我们要学的就是,如何计算它们,最后得到一个数字。

我们先说一下2阶行列式。

这个计算最简单,方法就是这条对角线的数字的乘积,减去另外一条对角线数字的乘积,算出的结果就是这个行列式的值。?

好,这是2阶行列式。而对于三阶、四阶、五阶……多阶行列式,它的计算要稍微复杂那么一点。

它需要通过我接下来要讲的比较简单的方法,变成这样子:使对角线下面的这些元素都变成0。

接着,对角线上元素的乘积就是结果。?

这是3阶行列式。

对于4阶行列式,也是同样的方法,变形,使对角线下面的这些元素都变成0。接着,对角线上元素的乘积就是这个行列式的结果。

好,接下来教一下大家,怎么把行列式变成这样?方法很简单,利用这条性质:

举例:

在第2行后边减去第1行的2倍,然后算出这3个式子的结果,保留原来的第1行与第3行,得到这么一个行列式。

这个行列式的值与这个行列式的值是一样的?

再针对这个行列式,第3行的数减去第1行的4倍,保留第1行与第3行,计算三个式子的结果,可以得到这样一个行列式。

这个行列式与这个行列式的值也是一样的?。

在这个行列式里,用第3行,减去第2行的3倍,保留上边两行不变,算出下边这一行的结果,我们可以得出这样一个行列式。

这个行列式与这个行列式的值也是一样的?

好,现在,对角线下边的元素全是0啦,那这一题答案就出来了:-1。

好~步骤都给大家展示完了,结果也算出来了。从头到尾呢,也只用到了这一条性质?

所以,这类题目,只要知道先解什么,后解什么,再加减法及格,是非常好做的。

接着教一下大家,先解什么,后解什么的思路。

我们先看一下这个结果,目标是使第1行的第1个数字不是0,第2行的第1个数字是0,第1行头两个数字是0。

以此类推,所以,我们首先研究一下第2行,研究一下怎么样使第一个数字是0?

我们回过头看这个行列式,第2行第1个数字是2,第1行第1个数字是1,我们用第2行减去第1行的2倍,就能使算出来的结果是0。

好,现在这一位是0了?,即第2行首位的这个0的目标,我们已经完成啦。

接着我们就要完成这两个0的目标了?。

我们先看一下这个0?

在第一步的结果里,这一位现在是4?

所以我们用第3行,减去第一行的4倍,经过计算,可以使这一位变成0?

所以我们在第2步干的是这个?。

最后,我们就剩下最后一个0的目标了?

我们看一下上一步的结果。在前面啊,我们都是通过减去第1行来实现目标的,

但是在这里,我们就不能再减第1行了,

因为在第3行里,现在第1位是0,而第1行的第1位是1, 0不管加减多少倍的1,它最后的结果都不再是0了。不再是0,就不能满足这个要求?。

所以在这里,我们不能减第1行,但是第2行不一样,第2行的首位也是0,不管加减多少倍的0,它最后结果还是0,都能满足这个目标。

所以在这里,我们在第3行的基础上,减去第2行的3倍,经过一系列计算,就可以实现这个0的目标?。

所以我们回过头看一下完整的步骤,第1行就没动过?,

第2行减去第1行能使首位变成0,第3行减第1行也能使首位变成0,所以第1行的作用是使后面这些行的首位变成0。

当第1行之后的行的首位都变成0了,第1行的作用就实现完了?。

接着,就要看第2行了?,

这时,第2行的作用就是使后面这些行的第2位都变成0,

以此类推,这是一个三阶行列式,如果是四阶、五阶、六阶……甚至很多很多阶,

接着,第3行的作用就是使第3位都变成0,第4行的作用就是使第4位都变成0,以此类推,这就是这类题解题时的思路。

这一题是3阶的,再给大家举一个4阶的例子。

步骤也完全一样。我们减去第1行,第1行,第1行,可以使后面这3行的首位都变成0?

接着,再减第2行,减第2行,可以使后面的第2位都变成0?。

再减第3行,也使第3位变成0,进而可以求出本题答案?。

大家仔细看一下这个步骤?,都非常简单。

好,对于这类题目,基本上靠一个性质就能把所有题做完?。

但是在考试时,有时我们再多记几条性质,可以简化我们的做题步骤。

要大家再额外记住的性质总共就2条。

第1条:某行乘k,等于k乘此行列式。

比如,已知这个行列式的结果是-1,让我们求下边这个行列式?,

我们仔细比较这2个行列式,可以发现,二者的区别就是,这一行是这一行的2倍。

那么根据这条性质,这个行列式就等于2×这个行列式。

再比如说,已知这个,求下边这个行列式?。

比较这2个行列式,可以发现,二者的区别就是?

所以根据这条性质,下边这个行列式就=?

所以我们做题时,如果发现某一行能够÷出来一个数,那我们就把它÷出来。

÷出来以后,就更简便。

接下来说第3条性质?

互换两行(列),行列式变号。

最后,再规范一下做题步骤。行都用r表示,列都用c表示?。

考试的时候,时间有限,我们一步一步地写有点麻烦,我们可以把某一步的步骤写到前一个等号的下面。

接着省略掉中间的步骤,把结果直接拿到等号的后面?。

只要步骤是正确的,结果也是正确的,(省略着写)考试时就没问题。但是步骤一定要写,并且写对啊。

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