矩阵的行列式运算法则主要包括以下内容,综合多个来源整理如下:
一、基本计算方法
二阶矩阵
行列式计算公式为:
$$\det(A) = a_{11}a_{22} - a_{12}a_{21}$$
其中 $a_{ij}$ 表示矩阵第 $i$ 行第 $j$ 列的元素。
三阶矩阵
可通过展开某一行(如第一行)计算:
$$\det(A) = a_{11}C_{11} - a_{12}C_{12} + a_{13}C_{13}$$
其中 $C_{ij}$ 是元素 $a_{ij}$ 的代数余子式。
高阶矩阵
一般通过递归展开(拉普拉斯展开)或化为三角矩阵后计算。若矩阵为 $n$ 阶,可按以下步骤:
- 交换两行(列)变号:$\det(A) = (-1)^n \det(A')$
- 某行(列)乘以常数 $k$ 提出:$\det(kA) = k^n \det(A)$
- 某行(列)加上另一行的 $k$ 倍不变:$\det(A + kB) = \det(A)$
- 若某行(列)全为零或两行(列)成比例,则行列式为零。
二、重要性质
交换行(列)
交换两行(列)后行列式变号:$\det(A) = -\det(A')$。
数乘性质
某行(列)乘以常数 $k$ 可提出:$\det(kA) = k^n \det(A)$。
线性性质
某行(列)加上另一行的 $k$ 倍,行列式不变:$\det(A + kB) = \det(A)$。
零行列式
若某行(列)全为零或两行(列)成比例,则行列式为零:$\det(A) = 0$。
行列式乘积性质
两个矩阵乘积的行列式等于各自行列式的乘积:$\det(AB) = \det(A) \cdot \det(B)$。
三、特殊方法
三角化
通过初等行变换将矩阵化为上三角或下三角矩阵,行列式等于对角线元素乘积:
$$\det(A) = \prod_{i=1}^n a_{ii} \quad (\text{上三角矩阵})$$。
克拉默法则
用于解线性方程组,若系数行列式 $D \neq 0$,则方程组有唯一解,解的表达式可通过替换系数行列式得到。
四、注意事项
行列式是标量,计算结果是一个数。
若矩阵不可逆(即行列式为零),则逆矩阵不存在。
以上方法可根据具体问题灵活选择,低阶矩阵推荐直接展开,高阶矩阵建议结合化简与三角化技巧。