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行列式的值怎么求

2025-11-22 06:45:29

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2025-11-22 06:45:29

行列式的值怎么求】行列式是线性代数中的一个重要概念,常用于判断矩阵是否可逆、求解线性方程组以及计算几何中的面积和体积等。本文将总结行列式的计算方法,并以表格形式直观展示不同阶数的行列式求法。

一、行列式的定义

对于一个n×n的方阵A,其行列式是一个标量,记作A或det(A)。行列式的值可以反映矩阵的某些性质,如是否可逆(行列式不为零时可逆)。

二、行列式的计算方法

根据矩阵的阶数不同,行列式的计算方式也有所不同。以下是一些常见阶数的行列式求法:

矩阵阶数 行列式计算方法 说明
1×1 直接取元素值 例如:a = a
2×2 ad - bc 对于矩阵 $\begin{bmatrix} a & b \\ c & d \end{bmatrix}$,行列式为 $ad - bc$
3×3 拉普拉斯展开 或 Sarrus 法则 可按行或列展开,也可用Sarrus法则快速计算
n×n 拉普拉斯展开 或 高斯消元法 将矩阵化为上三角形后,主对角线元素相乘

三、常用计算方法详解

1. 2×2矩阵的行列式

$$

\text{det} = \begin{vmatrix} a & b \\ c & d \end{vmatrix} = ad - bc

$$

2. 3×3矩阵的行列式(拉普拉斯展开)

以第一行为例展开:

$$

\begin{vmatrix}

a & b & c \\

d & e & f \\

g & h & i

\end{vmatrix}

= a \cdot \begin{vmatrix} e & f \\ h & i \end{vmatrix}

- b \cdot \begin{vmatrix} d & f \\ g & i \end{vmatrix}

+ c \cdot \begin{vmatrix} d & e \\ g & h \end{vmatrix}

$$

即:

$$

= a(ei - fh) - b(di - fg) + c(dh - eg)

$$

3. n×n矩阵的行列式(拉普拉斯展开)

对于任意n×n矩阵,可以选择某一行或某一列进行展开,公式如下:

$$

\text{det}(A) = \sum_{j=1}^{n} (-1)^{i+j} a_{ij} M_{ij}

$$

其中,$M_{ij}$ 是去掉第i行第j列后的子矩阵的行列式,称为余子式。

4. 高斯消元法

通过初等行变换将矩阵转化为上三角矩阵,然后将主对角线上的元素相乘即可得到行列式的值。注意:交换两行会改变符号,乘以一个非零常数要相应调整结果。

四、小结

阶数 方法 适用情况
1×1 直接取值 简单直接
2×2 公式法 快速计算
3×3 展开法 / Sarrus法则 适合手算
n×n 展开法 / 高斯消元 复杂矩阵推荐使用高斯消元

通过以上方法,我们可以根据不同情况选择合适的行列式计算方式。掌握这些方法有助于在实际问题中灵活应用行列式,提高解题效率。

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