行列式计算方法探讨

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  摘 要本文通过举例说明,着重探讨行列式的计算方法与技巧。
  关键词行列式 范德蒙 拉普拉斯 降价
  在高等代数中,行列式计算方法是极为基础的一部分,占有非常重要的地位。行列式计算方法多变,技巧繁多,根据不同行列式不同性质,其计算方法也不尽相同。在计算过程中,变换方法,采用技巧,简便计算,是尤为重要的。为了下文讨论的需要,引进两个性质:
  性质1 如果行列式两行(列)相同,那么行列式为零。
  性质2 如果行列式两行(列)成比例,那么行列式为零。
  接下来,让我们共同探讨行列式的18种计算方法。
  1 定义法 此法是最基本的方法,但也是最麻烦的。因为对一般的行列式而言,需要! n次乘法。只有在行列失重的零元素较多时,或次数较小时,才适用此法。
  2 目标行列式法 把与计算的行列式利用性质朝目标行列式——化为上(下)三角形、范德蒙行列式,从而得解。
  (1)三角形法 就是把原行列式变换为上(下)三角形行列式或对角形行列式来计算的一种方法。此法源于高斯消元法,優越性在于机械规范,便于记忆,也便于计算机计算,也称机械计算法。
  (2)范德蒙法 把原行列式转化为范德蒙行列式的计算方法称为范德蒙法。利用范德蒙行列式的结论计算并不复杂,难点是如何将给定的行列式转化为范德蒙行列式的标准形式,这具有较高的技巧。
  3 拉普拉斯法 此法计算一般的行列式并不方便,但若行列式中0元素较多时,则较方便。
  4 分裂法 有时也称拆项法、拆和法,是一种常用方法。一般当行列式的一行(列)表现为规律性的两项之和,而每个加数作为一行(列)又容易计算得到的行列,可考虑此法。
  5 归纳法 用于证明行列式等于已知值。
  6 递推法 通常与归纳法通用。
  (1)直接递推法;
  (2)间接递推法。
  7 利用特征多项式、特征值 对某些行列式而言,利用特征多项式、特征值求解是非常方便的。若用普通法很难求。
  8 归一法 若行列式各行(列)加到一起是一常数,就把这个常数放在第一列(行),称这种方法为归一法。
  9 比例法
  10 析因子法 如果行列式有一些元素是变量x(或参变量)的多项式,则可以将行列式看作一个多项式f(x),然后,直接对行列式施行某些变换,结合因式定理,求出f(x)的互素的一次因式,使得f(x)与这些一次因式的乘积g(x)值相差一个常数因子k。再根据多项式的恒等定义,比较f(x)与g(x)的某一项系数,求出待定系数k的值,从而获解。对于含n个变量的行列式也可用类似方法。
  11 降价法
  (1)使行列式化为一行(列)中除一个元素外,全为0的行列式,然后,按此行(列)展开,这是最基本的计算行列式方法,也称造零法。
  (2)第一降阶定理
  (3)第二降阶定理
  (4)第三降阶定理
  12 升阶法 与降阶法对应的就是升阶法,也称为加边法、镶边法。在计算行列式时,降阶固然也可以降低计算难度,但根据需要反其道而行之,有时亦会产生令人振奋的效果。为此,我们有时也会给原行列式增加一行一列,使得原行列式升高一阶,通过计算新的行列式,而使原行列式得到解决。这种方法称为升阶法。
  13 乘积法 此法利用行列式的乘法,把行列式分解为两个行列式之积,然后分别加以计算。
  14 待定系数法
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