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线性代数行列式计算之元素拆分与凑项法

七千22 2023-02-21 阅读 134


线性代数行列式计算之拆分凑项法

声明与简介

线性代数行列式计算之拆项法与凑项法是行列式计算里的小技巧,拆项法是能应用行列式可变成多个行列式的性质,凑项法则是将现有行列式凑成拆项法以便计算最终结果。

拆分(项)法

拆分法即是根据行列式的性质对行列式按照的某行(列)按照拆项的方式组合出新的行列式之和。详见如下例题:

已知n阶行列式

线性代数行列式计算之元素拆分与凑项法_线性代数

 计算n阶行列式:

线性代数行列式计算之元素拆分与凑项法_线性代数_02


#1 思路

Step1 先观察行列式的特点,再整理思路

凑项变换法普通

凑项变换法(普通)即是对行列式进行拼凑,转换为拆分(项)里的一般形式或者其它特殊行列式已知的结论,进而得到最终结果。详见如下例题:

计算n阶行列式

线性代数行列式计算之元素拆分与凑项法_线性代数_16


#1 思路

Step1 先观察行列式的特点,再整理思路

Step2 如果直接看这个式子很难发现“玄机”,这里需要有“拆分(项)法”里的基础,即行列式里每1行(列)构造出两个子元素(其中一个元素是通用的,这里不难发现是1-a)相加。

这时就会发现2可以拆分,即2=1+a+1-a。

Step3 整理出一般式后再利用“拆分(项)法”里的结论得最终结果。

#2 实操

Step1 凑项,重新定义该行列式。过程见下:

线性代数行列式计算之元素拆分与凑项法_线性代数_17

Step2 有“拆分(项)法”里的经验,我们不难发现每一行(列)都有相同项1-a,那么可以利用下式的通用结论进行计算。

线性代数行列式计算之元素拆分与凑项法_线性代数_18

Step3 计算step2里的D和其代数余子式,即有:

凑项变换法推导

凑项变换法(推导)即是对行列式进行拼凑,转换为拆分(项)里的一般形式或者其它特殊行列式已知的结论,这里因为拆分元素时有对称性(某个元素可以,其它元素也行),所以联立后会得到两个方程,两个未知数,进而得到最终结果。详见如下例题:

计算n阶行列式

线性代数行列式计算之元素拆分与凑项法_线性代数_22

#1 思路

Step1 先观察行列式的特点,再整理思路

Step2 如果直接看这个式子很难发现“玄机”,这里需要有“拆分(项)法”里的基础,即行列式里每1行(列)构造出两个子元素(其中一个元素是通用的,这里不难发现是b或者c)相加,即a=a-b+b、b=0+b和a=a-c+c、c=0+c。

#2 实操

Step1 凑项,重新定义该行列式先应用a=a-b+b、b=0+b。过程见下:

 

线性代数行列式计算之元素拆分与凑项法_线性代数_23

Step2 由拆分(项)法的结论Step1里的结果(即原行列式的值)等于下式:

线性代数行列式计算之元素拆分与凑项法_线性代数_24

Step3 整理Step里的式子,那么得到简化结果:

线性代数行列式计算之元素拆分与凑项法_线性代数_25

 Step4 重复Step1到3的操作,应用a=a-c+c、c=0+c,那么原行列式的值等价于:

线性代数行列式计算之元素拆分与凑项法_线性代数_26

Step5 联立Step3和Step4两个式子,进而得到最终结果:

线性代数行列式计算之元素拆分与凑项法_线性代数_27

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