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1.5行列式的性质

#数学#线性代数#行列式

一、基本定义

  • 行列式记作:$$
    \det(A) \quad 或 \quad |A|
  • 几何意义:表示线性变换的有向体积缩放因子

二、按行(列)展开(拉普拉斯展开)

按第 ii 行展开:

A=j=1naijAij|A| = \sum_{j=1}^{n} a_{ij} A_{ij}

其中:

Aij=(1)i+jMijA_{ij} = (-1)^{i+j} M_{ij}
  • MijM_{ij}:去掉第 ii 行第 jj 列后的子式 👉 要点:
  • 可按任意行或列展开
  • 优先选 0 多的行/列

三、三大基本变换(核心)

1. 行(列)交换

交换两行AA交换两行 \Rightarrow |A| \to -|A|

2. 行(列)倍乘

某一行乘kAkA某一行乘 k \Rightarrow |A| \to k|A|

👉 推论(提取公因子):

A=kA|A| = k \cdot |A'|

3. 行(列)加法

RiRi+kRjA不变R_i \to R_i + k R_j \Rightarrow |A| 不变

👉 最重要的化简工具


四、重要推论

1. 两行(列)相同

A=0\Rightarrow |A| = 0

2. 两行(列)成比例

A=0\Rightarrow |A| = 0

3. 某一行(列)全为 0

A=0\Rightarrow |A| = 0

4. 线性性(只对一行/列成立)

例如对第 ii 行:

,ai+bi,=,ai,+,bi,| \cdots, a_i + b_i, \cdots | = | \cdots, a_i, \cdots | + | \cdots, b_i, \cdots |

⚠️ 注意:

A+BA+B|A+B| \neq |A| + |B|

5. 转置不变

AT=A|A^T| = |A|

五、乘法性质(重点)

1. 行列式乘法

AB=AB|AB| = |A| \cdot |B|

2. 幂

An=An|A^n| = |A|^n

3. 单位矩阵

E=1|E| = 1

4. 逆矩

A1=1A,(A0)|A^{-1}| = \frac{1}{|A|}, \quad (|A| \neq 0)

六、特殊类型行列式

1. 上三角 / 下三角

A=i=1naii|A| = \prod_{i=1}^{n} a_{ii}

2. 对角矩阵

A=i=1naii|A| = \prod_{i=1}^{n} a_{ii}

七、结构技巧

1. 分块三角矩阵

A 0B=AB\begin{vmatrix} A & * \ 0 & B \end{vmatrix} = |A| \cdot |B|

八、计算策略

优先顺序:

  1. 找 0 多的行/列展开
  2. 用行变换造 0
  3. 化为三角行列式
  4. 提取公因子
  5. 利用对称结构

九、易错点总结

  • 交换行才变号,加法不变
  • 线性性只对一行/列成立
  • A+BA+B|A+B| \neq |A| + |B|
  • 展开符号:
(1)i+j(-1)^{i+j}
  • 忘记提取公因子

十、速记口诀

换行变号,倍乘倍;
加行不变,同行零;
三角对角乘,乘法可分离;
可逆取倒数。

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