行列式的微分公式如下:
微分形式
对于一个 $n$ 阶矩阵 $Y$,根据拉普拉斯定理,我们有:
$$
|Y| I = QY
$$
其中矩阵 $Q$ 表示矩阵 $Y$ 的伴随矩阵。将公式展开后,我们可以得到:
$$
\begin{bmatrix} |Y| & 0 & \ldots & 0 \\ 0 & |Y| & \ldots & 0 \\ \vdots & \vdots & \ldots & \vdots \\ 0 & 0 & \ldots & |Y| \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} \sum\limits_{p=1}^n q_{1p} y_{p1} & 0 & \ldots & 0 \\ 0 & \sum\limits_{p=1}^n q_{2p} y_{p2} & \ldots & 0 \\ \vdots & \vdots & \ldots & 0 \\ 0 & 0 & \ldots & \sum\limits_{p=1}^n q_{np} y_{pn} \end{bmatrix}
$$
其中 $q_{ji}$ 是伴随矩阵 $Q$ 的第 $j$ 行和第 $i$ 列的元素。根据伴随矩阵的定义,我们有:
$$
q_{ji} = (Q^T)_{ij}
$$
并且:
$$
\dfrac{\partial (q_{ji} y_{ij})}{\partial y_{ij}} = y_{ij}
$$
偏导数形式
行列式关于矩阵元素 $X_{ij}$ 的偏导数为:
$$
\frac{\partial \det(X)}{\partial X_{ij}} = X^*_{ji}
$$
其中 $X^*$ 为伴随矩阵(adjugate matrix),并且 $X^*_{ji}$ 被定义为关于元素 $X_{ij}$ 的代数余子式(algebraic cofactor):
$$
X^*_{ji} = A_{ij} = (-1)^{i+j} \det(\widehat X_{ij})
$$
其中 $\widehat X_{ij}$ 为矩阵 $X$ 删掉第 $i$ 行和第 $j$ 列后的剩余矩阵,$\det(\widehat X_{ij})$ 为关于元素 $X_{ij}$ 的余子式(cofactor)。
这些公式可以帮助我们在微积分学中处理行列式的微分问题,特别是在换元积分法中。