
- •Тема 1: „Лінійна алгебра”
- •План проведення лекції та розрахунок часу
- •1. Структура дисципліни і зв’язок з іншими навчальними дисциплінами 5хв.
- •Навчальні матеріали
- •I. Текст лекції іі.Основна частина
- •1. Різновиди матриць
- •2. Визначники
- •3. Властивості визначників:
- •4. Найпростіші дії з матрицями
- •5. Ранг матриці та обернена матриця
3. Властивості визначників:
1. Визначник при транспонуванні не змінюється.
Пояснення дамо на прикладі визначників другого порядку. Нехай
.
Праві
частини рівні, тому і ліві також рівні,
тобто
(А)
=
Наслідок. У визначнику рядки та стовпці мають однакові властивості.
2. Якщо у визначнику поміняти місцями будь-які два рядки (стовпці), то визначник змінить знак на протилежний.
Наприклад
тому
.
3. Якщо визначник має два однакових рядки (стовпця), то він дорівнює нулю.
Дійсно, якщо ми поміняємо місцями рівні рядки (стовпці), то визначник не зміниться, але згідно властивості 2 він повинен змінити знак на протилежний. Тому визначник повинен дорівнювати 0.
Наприклад:
.
4. Якщо у визначнику усі елементи одного рядка (стовпця) помножити на однакове дійсне число k, то визначник зросте також в k разів.
Наприклад
,
.
тобто (A1) = k (A), але |A1| одержано з визначника |А| шляхом множення усіх елементів першого рядка на k.
Наслідок 1. Спільний множник усіх елементів будь-якого рядка (стовпця) визначника можна винести за знак визначника.
Наслідок 2. Якщо усі елементи будь-якого рядка (стовпця) визначника дорівнюють нулю, то визначник дорівнює нулю.
5. Визначник, у якого відповідні елементи двох будь-яких рядків (стовпців) пропорційні, дорівнює нулю.
Доведення цієї властивості випливає з властивостей 3 та 4.
6. Якщо у визначнику елементи і-го рядка (k-го стовпця) є сумою двох доданків, тоді він дорівнює сумі двох відповідних визначників.
Наприклад,
.
7. Якщо до всіх елементів будь-якого рядка (стовпця) визначника додати відповідні елементи іншого рядка (стовпця) цього визначника, помножені на одне й те ж саме число, то визначник не зміниться.
Приклад
4. Нехай
заданий визначник
.
Перетворимо визначник таким чином:
елементи першого рядка визначника помножимо на (–3) та додамо до відповідних елементів другого рядка визначника;
елементи першого рядка визначника помножимо на (–2) та додамо до відповідних елементів третього рядка визначника . Отримаємо визначник, який позначимо
:
Перевіримо, що = . Для цього обчислимо ці визначники.
,
.
Отже, цей приклад ілюструє:
справедливість властивості 7;
цю властивість доцільно застосувати до перетворення визначників 4-го та вищих порядків, щоб одержати якомога більше нулів у якомусь стовпці (або рядку) і тим самим спростити обчислення заданого визначника.
Приклад 5. Обчислити визначник 4-го порядку
.
Розв'язання. Перетворимо цей визначник таким чином, щоб зробити якомога більше нулів у якомусь стовпчику, краще у першому, бо там вже є один нуль. Для цього елементи першого рядка помножимо на 3 та додамо до відповідних елементів третього рядка, потім елементи першого рядка помножимо на (–5) та додамо до відповідних елементів четвертого рядка. Одержимо визначник:
.
Тепер визначник доцільно розкласти за елементами першого стовпця:
.
Тут ми використали наслідок 1 властивості 4 і спростили визначник. Обчислимо його:
= 3(20 – 96 – 84 + 60 – 42 + 64) = 3(–78) = –234.