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同济大学数学系《工程数学—线性代数》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解试读:
第1章 行列式
1.1 复习笔记
一、二阶与三阶行列式
1二阶行列式
定义 将四个数,,,按一定位置,排成二行二列的数表:
则表达式就是数表的二阶行列式,并记作
2三阶行列式
定义 设有9个数排成3行3列的数表
记
该式称为数表所确定的三阶行列式.
二、全排列和对换
1全排列
把n个不同的元素排成一列,称为这n个元素的全排列.n个不同元素的所有排列的种数,通常用P表示.n(1)逆序数定义
对于n个不同的元素,先规定各元素之间有一个标准次序(例如,个不同的自然数,可规定由小到大为标准次序),于是在这n个元素的任一排列中,当某两个元素的先后次序与标准次序不同时,就说构成1个逆序.一个排列中所有逆序的总数称为这个排列的逆序数.(2)分类
逆序数是奇数的排列称为奇排列,逆序数是偶数的排列称为偶排列.(3)逆序数的计算
设n个元素为1至n这n个自然数,并规定由小到大为标准次序.设为这n个自然数的一个排列,考虑元素,如果比p大的且排在p前面的元素有t个,则称p这iiii个元素的逆序数为t.全体元素的逆序数的总和i
即是这个排列的逆序数.
2对换(1)定义
对换是在排列中,将任意两个元素对调,其余元素不动.将相邻两个元素对换称为相邻对换.(2)性质
①排列中的任意两个元素对换,排列改变奇偶性.
②奇排列对换成标准排列的对换次数为奇数,偶排列对换成标准排列的对换次数为偶数.
三、n阶行列式
1定义
称为n阶行列式,简记作,其中数a为行列式D的第(i,j)ij元素.
2两类典型的n阶行列式(1)下三角形行列式(2)对角行列式
3行列式的性质(1)行列式与它的转置行列式相等.(2)对换行列式的两行(列),行列式变号.(3)如果行列式有两行(列)元素成比例,则此行列式等于零.(4)行列式的某一行(列)中所有的元素都乘同一数k,等于用数k乘此行列式.(5)若行列式的某一行(列)的元素都是两数之和,则可以将该行列式拆分成两个行列式之和.(6)把行列式的某一列(行)的各元素乘以同一数然后加到另一列(行)对应的元素上去,行列式不变.
四、行列式按行(列)展开
1余子式与代数余子式
在n阶行列式中,把(i,j)元a所在的第i行和第j列划去后,留ij下来的n-1阶行列式称为(i,j)元a的余子式,记作M,记ijij
A称为(i,j)元a的代数余子式.ijij
2定理
行列式等于它的任一行(列)的各元素与其对应的代数余子式乘积之和,即
或
3范德蒙德行列式
4代数余子式的推论
行列式某一行(列)的元素与另一行(列)的对应元素的代数余子式乘积之和等于零.即
或
5代数余子式的重要性质或.
1.2 课后习题详解
1利用对角线法则计算下列三阶行列式:
2按自然数从小到大为标准次序,求下列各排列的逆序数:(1)1 2 3 4;(2)4 1 3 2;(3)3 4 2 1;(4)2 4 1 3;(5)13…(2n-1)24…(2n);(6)13…(2n-1)(2n)(2n-2)…2.
解:(1)此排列为标准排列,其逆序数为0;(2)此排列的首位元素4的逆序数为0,第2位元素1的逆序数为1,第3位元素3的逆序数为1,末位元素2的逆序数为2,故它的逆序数为0+1+1+2=4;(3)此排列的前两位元素的逆序数均为0,第3位元素2的逆序数为2;末位元素1的逆序数为3,故它的逆序数为0+0+2+3=5;(4)此排列的从首位元素到末位元素的逆序数依次为0,0,2,1,因此它的逆序数为0+0+2+1=3;(5)此排列中前n位元素的逆序数均为0.第n+1位元素2与它前面的n-1个数构成逆序对,所以它的逆序数为n-1;同理可知,第n+2位元素4的逆序数为n-2……末位元素2n的逆序数为0.因此该排列的逆序数为(6)此排列的前n+1位元素的逆序数均为0;第n+2位元素(2n-2)的逆序数为2;第n+3位元素2n-4与它前面的2n-3,2n-1,2n,2n-2构成逆序对,所以它的逆序为4,……,末位元素2的逆序数为2(n-1),因此该排列的逆序数为
3写出四阶行列式中含有因子的项.
解:根据行列式定义可知,此项必定还含有分别位于第3行和第4行的某两元素,而它们又分别位于第2列和第4列,即a和a或a324434和a.又因排列1324与1342的逆序数分别为1与2,所以此行列式中42含有的项为与
4计算下列各行列式:
试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]