P1-行列式

线性代数是数学的其中一个分支。主要研究向量、向量空间(线性空间)、线性变换及有限维度的线性方程组。[1] 线性指的是线性关系,即两个或多个变量(数学元素)间的关系程一次形式。例如:n元一次方程组、形如 $f(x+y) = f(x) + f(y)$ 的函数关系等。代数 指的是用符号代替具体数值进行计算,化具体为抽象。

本提纲基于教材《工程数学线性代数(第六版)》(同济大学数学系),采用其表述及顺序。

行列式

  • 行列式是一个数
  • 区别于矩阵,矩阵是一个数表

二阶行列式

  • 计算式共4项
  • 明确每项的特点
    • 不同行不同列元素乘积
  • 明确项与项之间的组合
    • 加法或减法

三阶行列式

  • 速算法
    • 各主对角线方向的三个项 减去 各副对角线方向的三个项

逆序数:判断项的正负

  • n阶排列
    • n个数
  • 逆序
    • 大数在前小数在后
  • 逆序数
    • 逆序的总数
  • 奇/偶排列
    • 逆序数奇/偶
    • 逆序数为0时是偶排列
  • 怎么算
    • 选定当前的数
    • 找当前数后面比他小的数的个数
    • 依次向后进行这个操作,直到最后一个数
    • 作和
    • t(31542)=2+0+2+1=5

n阶行列式

  • 利用逆序数写出项
    • 注意判断正负的方法:尽量将行标写成递增的,这样就只用算列标的逆序数
  • 共有 n! 项

性质

  • 矩阵的行列式 与其转置矩阵的行列式 值相等
  • 某行有公因数k,可将k提出行列式外
  • 两行互换,行列式值变号
    • 两行相同,行列式值为0
    • 两行成比例,行列式值为0
  • 一行是两数之和,可拆成两个行列式相加
  • 某行k倍加到另一行,行列式值不变

重要公式

  • 主对角线/上三角/下三角行列式
    • 结果是主对角线上元素的乘积
  • 副对角线/副对角线上三角/副对角线下三角行列式
    • 副对角线上元素的乘积,并计算符号正负

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  • 拉普拉斯公式

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  • 副对角线拉普拉斯公式,m、n为A、B的行数

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  • 范德蒙行列式

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  • 爪形行列式
    • 一般变成上三角/下三角行列式

计算规律

  • 数字型:行列式中的每个元素都是确定的数字
    • !考虑展开公式
    • 常用的恒等变形
      • 某行k倍加到另一行,行列式值不变
      • 将每一行(的倍数)都加到第一行
      • 逐行相加:L2+L3->L2,L1+L2->L1
  • 抽象型:行列式中有未知数,需要求未知数的值/范围
    • !除了考虑行列式性质外还要考虑矩阵的性质
    • 各种行列式的恒等变形
    • 矩阵性质
      • 1 2 3 image-20230222163052337
      • 4 image-20230222163126301
        • 注意|A|=0的特殊情况,此时等式也成立,但是恒等,无法用于计算或证明
      • 5 6 image-20230222163300367
      • 7 image-20230222163309976
    • 单位矩阵的恒等变形
    • 特征值性质
    • 相似矩阵性质

应用

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