Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
2551.pdf
Скачиваний:
10
Добавлен:
07.01.2021
Размер:
16.81 Mб
Скачать

1

2

 

9. Найдите произведение (1 2)

 

.

 

3

 

1

 

10.(AB)T ?

11.Какие матрицы называются перестановочными?

§2. Определители

Понятие «определитель» или «детерминант» вводится только

для квадратных матриц. Определитель

матрицы

 

A

 

обозначается

det A,

 

A

 

:

 

det A =

 

a11 a1n

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an1

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ann

 

 

 

 

 

 

 

Определитель квадратной матрицы – это число, которое мо-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

жет быть вычислено по её элементам в соответствииИ

со следующим

определением.

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Определителем матрицы первого порядка называется единст-

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

венный элемент этой матрицы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если A = (3), тогда

A

= 3; если A = (5), тогда

 

A

= −5.

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a11

a1n

порядка n >1 на-

2. Определителем матрицы A =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an1

ann

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зывается число det A = ∑ (1)k+i aik Mik

(прил. 3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь i произвольное целое число от 1 до n;

 

 

 

 

Mik определитель порядка

(n 1), полученный из матрицы A

вычёркиванием i-й строки и k-го столбца.

(n 1)

 

 

 

 

 

Mik называется минором порядка

матрицы A, соответ-

ствующим элементу aik .

Алгебраическим дополнением элемента aik называется число

12

Aik = (1)i +k Mi k .

Таким образом, правило вычисления определителя можно сформулировать как разложение определителя по элементам i

строки: определитель матрицы равен сумме произведений элементов произвольной строки на их алгебраические дополнения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

det A =

aik Aik .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Применим определение определителя к матрицам порядков вто-

рого и третьего:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a11

 

a12

= a a a a .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a21

 

a22

 

порядка вычислимИ, разложив по элемен-

Определитель третьего

там первой строки:

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a11

a12

a13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a22

 

a23

 

 

 

a21

a23

 

 

 

a21

a22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

a

 

a

 

 

и

 

 

 

a

 

 

 

 

+ a

 

 

 

 

.

 

 

21

 

 

22

 

23

 

11

a32

А12

a31

a33

 

13

a31

a32

 

 

a31 a32 a33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С1 1 0

= 2

1 0

 

1

1 0

+ 3

1 1

=

 

 

 

 

 

 

 

2

3

1

 

 

 

3

1

 

 

 

2

1

 

 

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2(10)1(10) + 3(3 (2))= −2 +13 = −4 .

Определители третьего порядка можно вычислять по правилу Сарруса (или правилу треугольников). Определитель матрицы третьего порядка можно найти как сумму шести слагаемых.

Первые три слагаемых получим, перемножив выделенные элементы матрицы:

13

 

a11

a12

a13

 

a

a

a

 

a

a

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a21

a22

a23

 

11

12

13

 

11

12

13

 

 

1)

; 2)

a

a

a

; 3)

a

a

a

 

.

a31

a32

a33

a

a

a

a

a

a

 

 

 

 

 

 

21

22

23

 

21

22

23

 

 

 

 

 

 

 

31

32

33

 

31

32

33

 

 

 

 

 

 

 

 

Ещё три слагаемых получим как произведение выделенных элементов, взятых с противоположным знаком:

4)

 

a11

 

a12

a13

 

; 5)

 

a11

a12

a13

 

; 6)

 

a11

a12

a13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a21

a22

a23

 

 

a21

a22

a23

 

 

a21

a22

a23

 

.

 

 

 

a31

a32

a33

 

 

 

a31

a32

a33

 

 

 

 

a31

a32

a33

 

 

 

 

Пример.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

2

1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2(1) 1+1

 

 

Д

3 3 0 2 (1) 1 1 =

 

1 1 0

 

 

 

0 2 + (1) 3

3

2(1)

 

2

3

1

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

= −2 + 0 9 + 6

0 +1 = −4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Свойства определителей

 

 

 

 

 

 

1. Для любой матр цы

A порядка n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

иdet A = n

(1)k + j ak j M k j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(определительСможно вычислять разложением

по

произвольному

столбцу j).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.det A = det AT (строки и столбцы определителя равноправны).

3.Если в квадратной матрице поменять местами какие-либо две строки (или два столбца), то определитель изменит знак, не изменившись по абсолютной величине.

4.Если i-й столбец (строка) матрицы A есть линейная комбина-

ция столбцов (строк) P и Q, т.е. имеет вид α P + β Q , то det A = α det AP + β det AQ ,

14

где матрицы AP и AQ получаются из A заменой i-го столбца (строки)

соответственно на P и Q [линейность определителя по столбцу (стро-

ке)].

5. Если в матрице A столбцы (строки) линейно зависимы, то det A = 0.

6.Определитель матрицы не изменится, если к какой-либо его строке прибавить линейную комбинацию остальных строк. То же верно и для столбцов.

7.det(AB)= det(BA)= det Adet B .

Задачи для самостоятельного решения

1. Найти определители:

 

 

 

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

2

3

 

 

 

 

sinα

cosα

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

 

 

; б)

 

;

 

Д

 

 

 

 

 

 

1

4

 

 

 

 

cosα

sinα

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+

 

 

2

 

 

 

 

 

 

x 1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

 

 

 

2

3

 

 

; г)

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

x2 + x

+1

 

 

 

 

 

 

 

2 + 3 12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Решить уравнен е

 

 

 

xА5x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

= −6 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Решить неравенства:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

 

3x

 

 

 

 

 

x 2 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

 

 

 

 

 

 

 

< −1; б)

 

> 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

3x 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7x

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Найти определители:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

 

1

1 1

 

; б)

 

6 3 2

 

; в)

 

1 1 1

 

; г)

 

3 2 4

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 0 1

 

 

7 0

4

 

 

1 2 3

 

 

2 1 5

 

 

 

 

 

1 1 0

 

 

 

 

 

 

6 5 2

 

 

 

 

 

1 3 6

 

 

 

4 3 7

 

 

15

5. Вычислить, используя свойства определителя:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15754

15764

52803

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

46258 46278 18273

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

46258

46278

18274

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

Вычислить определители:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

0

0

0

 

 

 

5

3

2

4

 

 

 

 

1

2

3

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

2

3

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 5 4

6

 

 

 

 

2 3 4 1

 

а)

 

0 4 3 4 0

 

 

; б)

; в)

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

5

3

2

 

 

3

4

1

2

 

 

 

 

0

0

5

4

5

 

 

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

6

5

 

 

 

3

2

1

0

 

 

 

4

1

2

3

 

Ответы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

а) 5; б)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1; в) 2; г) 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

1; 6.

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

а) 1;

 

б)

164 ;

в) 1;

г) 44.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А.

 

 

Вопросы

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

задан я для самопроверки [1,2,3,4,5,6]

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

Дайте определен е м нора элемента ai j

квадратной матрицы

2.

 

 

Что называется алгебраическим дополнением элемента ai j

квадратной матрицы А ?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Сформулируйте определение определителя матрицы порядка

n.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Как изменится определитель, если в нем поменять местами 1-й и 2-й столбцы?

5.Как изменится определитель, если к его первой строке прибавить вторую с коэффициентом 3?

6.Как изменится определитель, если все элементы второго столбца умножить на 2?

7.Как изменится определитель, если матрицу А транспониро-

вать?

16

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]