Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Вычисление определителей n-го порядка.




Пусть имеем определитель n -го порядка. Его вычисление вполне определяется приводимыми ниже теоремами.

Теорема 1: Произведение любого минора Мk -го порядка на его алгебраическое дополнение АМ в определителе d есть сумма некоторых членов определителя с теми же знаками, с какими они входят в состав определителя.

Теорема 2 (Лапласа) Пусть в определителе d порядка n произвольно выбраны k строк (или столбцов) . Тогда сумма произведений всех миноров k -го порядка, содержащихся в выбранных строках, на их алгебраические дополнения равна определителю d.

Частным случаем теоремы Лапласа является разложение определителя d:

по i -й строке:

(56)

по j -му столбцу:

(57)

Учитывая свойство 4 определителей запишем также:

(58)

(59)

Пример 41. Определим знак члена определителя, определяемого записью:

,

Решение: Составим подстановку так, что первый индекс помещается в первую строку подстановки, а второй – во вторую ее строку, и разложим подстановку в произведение циклов:

.

Определим декремент: для записанной подстановки: d = n = 9 – 3 = 6, где 9 – порядок подстановки, 3 – число циклов в разложении подстановки → подстановка четная. Следовательно, заданный член определителя учитывается в записи суммы членов определителя со знаком «+».

Ответ: Положительный.

Пример 42. Определим знак члена определителя, определяемого записью:.

, (*)

Решение: Составим подстановку так, что первый индекс помещается в первую строку подстановки, а второй – во вторую ее строку, и разложим подстановку в произведение циклов:

.

Так как в верхней строке дважды используется элемент «2» и ни разу «1», то запись (*) не является членом определителя

Ответ: Исходная запись не является членом определителя.

Пример 43. Докажем тождество ,

используя свойства определителя.

Решение: Обозначим левую часть тождества dL и произведем цепочку последовательных преобразований: 1-й шаг: 2С +1С; 2-й шаг: а) меняем местами 1-й и 2-й столбцы; б) выносим за скобку определителя общий множитель столбца (см. множитель “-2”); 3-й шаг: 2С - 1С; 4-й шаг: выносим за скобку общий множитель x: тождество доказано.

1 шаг a1+b1x 2a1 c1 2 шаг a1 a1+b1x c1 3 шаг a1 b1x c1 4 шаг a1 b1 c1
dL= a2+b2x 2a2 c2 =–2 a2 a2+b2x c2 = –2 a2 b2x c2 = –2x a2 b2 c2
  a3+b3x 2a3 c3   a3 a3+b3x c3   a3 b3x c3   a3 b3 c3

Ответ: см. схему преобразований доказательства.

Пример 43. Вычислим определитель 4-го порядка ,

используя свойства определителя n – го для упрощения вычислений.

 

Решение: Вычислим определитель, применяя цепочку преобразований: 1-й шаг: 4С-1Сх2; 1R-2R; 2-й шаг: 4R-3Rх4; 3-й шаг: разложение определителя по 4-му столбцу; 4-й шаг: 3С-1С; 5 -й шаг: 3R+2R;2R+1R; 6 -й шаг: 3R-1R;2R+1R; 7-й шаг: разложение определителя по 3-му столбцу и вычисление определителя 2-го порядка:

1 шаг 7 -20 19 1 2 шаг   -20     3 шаг 20 64 21 4 шаг 20 64 1
  20 64 21 0 = 20 64 21   =1(-1)1+4 27 -60 25 = (-1)∙ 27 -60 -2
dL= 13 -20 -13 -2   27 -60 25     -6 125 -3   -6 125 3
  46 45 -55 -8   -6 125 -3                  
5 шаг 20 64 1 6 шаг 20 64 1 7 шаг 67 68  
= (-1)∙ 47 4 -1 = (-1)∙ 67 68 0 =1∙(-1)∙(-1)1+3 1 1 = 1
  21 65 1   1 1 0        

 

 

Ответ: 1.

Пример 44. Вычислим определитель 5-го порядка ,

используя разложения «по строке» или «по столбцу»:

Решение: Учитывая правила разложения определителя по строке и по столбцу, запишем цепочку последовательных преобразований::

x a b 0 c   x a b            
0 y 0 0     0 y 0     x a b  
0 e z 0 f =v (-1)5+5 0 e z   = vu (-1)4+4   y   = xyzuv
g h k u l   g h k u     e z  
        v                    

Ответ: xyzuv.

Пример 45. Вычислим определитель 6-го порядка ,

используя разложения «по k строкам» или «по k столбцам» (см. теорему Лапласа).

 

Решение: В рассматриваемом примере первый шаг вычислений подсказан тем, что в 5-м и 6-м столбцах только один определитель 2-го порядка не равен нулю. Значит выгодно разложение по этим двум столбцам. Учитывая правила разложения определителя «по k столбцам», запишем цепочку последовательных преобразований::

                                         
                                         
              3 2                        
            = 4 3 ∙(-1)1+2+5+6         =     ∙(-1)1+2+5+6     = 4
                                         
                                         

Ответ 4.

Решите примеры:

Пример 46. Вычислите определитель: .

Ответ -8.

Пример 47. Вычислите определитель: .

Ответ 18.

Пример 48. Вычислите определитель: .

Ответ 10.

Пример 49. Вычислите определитель: .

Ответ (be – cd)2.

Вопросы для самопроверки:

1. Может ли определитель n -го порядка не быть числом?

2. Изменится ли определитель n -го порядка, если в нем строки заменить столб-цами и наоборот?

3. Изменится ли определитель n -го порядка, если в нем строки (или столбцы) поменять местами?

4. Изменится ли определитель n -го порядка, если в нем из одной строки вычесть другую строку?

5. Изменится ли определитель n -го порядка, если в нем из одного столбца вычесть другой столбец?

6. Изменится ли определитель n -го порядка, если в нем строку умножить на число 2?

7. Применение теоремы Лапласа предполагает уменьшение трудоемкости вычисления определителей высокого порядка?

8. Может ли произведение нескольких невырожденных квадратных матриц n -го порядка дать в результате вырожденную матрицу?

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2017-02-25; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 998 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Что разум человека может постигнуть и во что он может поверить, того он способен достичь © Наполеон Хилл
==> читать все изречения...

2488 - | 2300 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.011 с.