行列式(二)- 行列式的性質(zhì)

行變換

定理 3(行變換)
\boldsymbol{A}是一個(gè)方陣考抄。
a.\;\boldsymbol{A}的某一行的倍數(shù)加到另一行得矩陣\boldsymbol{B}展姐,則det \;\boldsymbol{B}=det \;\boldsymbol{A}
b.\;\boldsymbol{A}的兩行互換得矩陣\boldsymbol{B},則det \;\boldsymbol{B}=-det \;\boldsymbol{A}
c.\;\boldsymbol{A}的某行乘以k倍得到矩陣\boldsymbol{B}犁柜,則det \;\boldsymbol{B}=k \times det \;\boldsymbol{A}

計(jì)算det \;\boldsymbol{A}洲鸠,其中\boldsymbol{A}=\begin{bmatrix}1 & -4 & 2 \\ -2 & 8 & -9 \\ -1 & 7 & 0 \end{bmatrix}
解:
det \;\boldsymbol{A}=\begin{vmatrix}1 & -4 & 2 \\ -2 & 8 & -9 \\ -1 & 7 & 0 \end{vmatrix}=\begin{vmatrix}1 & -4 & 2 \\ 0 & 0 & -5 \\ -1 & 7 & 0 \end{vmatrix}=\begin{vmatrix}1 & -4 & 2 \\ 0 & 0 & -5 \\ 0 & 3 & 2 \end{vmatrix}
交換第2行與第3行時(shí)行列式取反號(hào),即
det \;\boldsymbol{A}=-\begin{vmatrix}1 & -4 & 2 \\ 0 & 3 & 2 \\ 0 & 0 & -5 \end{vmatrix}=-(1)(3)(-5)=15

計(jì)算det \;\boldsymbol{A}馋缅,其中\boldsymbol{A}=\begin{bmatrix} 2 & -8 & 6 & 8 \\ 3 & -9 & 5 & 10 \\ -3 & 0 & 1 & -2 \\ 1 & -4 & 0 & 6 \end{bmatrix}
解:第一行提出共因子2扒腕,再進(jìn)行行化簡(jiǎn)。
\begin{aligned} det \;\boldsymbol{A}&=2\begin{vmatrix}1 & -4 & 3 & 4 \\ 3 & -9 & 5 & 10 \\ -3 & 0 & 1 & -2 \\ 1 & -4 & 0 & 6 \end{vmatrix}=2\begin{vmatrix}1 & -4 & 3 & 4 \\ 0 & 3 & -4 & -2 \\ 0 & -12 & 10 & 10 \\ 0 & 0 & -3 & 2 \end{vmatrix} \\ &= 2\begin{vmatrix}1 & -4 & 3 & 4 \\ 0 & 3 & -4 & -2 \\ 0 & 0 & -6 & 2 \\ 0 & 0 & -3 & 2 \end{vmatrix}= 2\begin{vmatrix}1 & -4 & 3 & 4 \\ 0 & 3 & -4 & -2 \\ 0 & 0 & -6 & 2 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{vmatrix} \\ &= 2(1)(3)(-6)(1)=-36\end{aligned}

若一個(gè)方陣\boldsymbol{A}通過(guò)行倍加和行交換化簡(jiǎn)為階梯形\boldsymbol{U}萤悴,且次過(guò)程經(jīng)過(guò)了r次行交換瘾腰,則定理 3表明det \;\boldsymbol{A}=(-1)^{r}det \;\boldsymbol{U}。由于\boldsymbol{U}是階梯形覆履,故它是三角陣居灯,因此det \;\boldsymbol{U}是主對(duì)角線上的元素u_1\!_1,\cdots,u_n\!_n的乘積。若\boldsymbol{A}可逆内狗,則元素u_i\!_i都是主元;否則义锥,至少有u_n\!_n等于零柳沙,乘積u_1\!_1,\cdots,u_n\!_n為零。從而有以下公式:
det \;\boldsymbol{A}=\begin{cases} (-1)^{r} \times (\boldsymbol{U}的主元乘積) & 當(dāng)\boldsymbol{A}可逆 \\ 0 & 當(dāng)\boldsymbol{A}不可逆\end{cases}
注意:盡管上述中的階梯形\boldsymbol{U}是不唯一的拌倍,主元也不是唯一的赂鲤,但除了差一個(gè)符號(hào)外,這些主元的乘積是唯一的柱恤。
定理 4 \;方陣\boldsymbol{A}是可逆的當(dāng)且僅當(dāng)det \;\boldsymbol{A} \neq 0数初。

行列式與矩陣乘積

定理 6(乘法的性質(zhì))
\boldsymbol{A}\boldsymbol{B}均為n \times n矩陣,則det \;\boldsymbol{A}\boldsymbol{B}=(det \;\boldsymbol{A})(det \;\boldsymbol{B})梗顺。
對(duì)\boldsymbol{A}=\begin{bmatrix}6 & 1 \\ 3 & 2\end{bmatrix},\boldsymbol{B}=\begin{bmatrix}4 & 3 \\ 1 & 2\end{bmatrix}泡孩,驗(yàn)證定理 6。
解:
\boldsymbol{AB}=\begin{bmatrix}6 & 1 \\ 3 & 2\end{bmatrix}\begin{bmatrix}4 & 3 \\ 1 & 2\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}25 & 20 \\ 14 & 13\end{bmatrix}
det \;\boldsymbol{AB} = 25 * 13 - 20 * 14 = 45
(det \;\boldsymbol{A})(det \;\boldsymbol{B})=(6 * 2 - 3 * 1) * (4 * 2 - 1 * 3)=9 * 5=det \;\boldsymbol{AB}

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