行列式运算法则,矩阵的运算及其运算规则

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1、三角形行列式的值,等于对角线元素的乘积。计算时,一般需要多次运算来把行列式转换为上三角型或下三角型

2、交换行列式中的两行(列),行列式变号

3、行列式中某行(列)的公因子,可以提出放到行列式之外

4、行列式的某行乘以a,加到另外一行,行列式不变,常用于消去某些元素

5、若行列式中,两行(列)完全一样,则行列式为0;可以推论,如果两行(列)成比例,行列式为0

6、行列式展开:行列式的值,等于其中某一行(列)的每个元素与其代数余子式乘积的和;但若是另一行(列)的元素与本行(列)的代数余子式乘积求和,则其和为0

7、在求解代数余子式相关问题时,可以对行列式进行值替代,例如,为下面的5阶行列式,求解代数余子式的和A11+A12+A13+A14+A15时,可以将其转换为求解中间的行列式值的问题;而求解余子式的和M11+M12+M13+M14+M15,可以将其转化为最右侧行列式求值的问题。
行列式运算法则行列式运算法则行列式运算法则

8、克拉默法则:利用线性方程组的系数行列式求解方程,令系数行列式为D,Di为将等式右侧的值替换到行列式的第i列,则行列式的i个解为:

行列式运算法则


9、齐次线性方程组:在线性方程组等式右侧的常数项全部为0时,该方程组称为齐次线性方程组,否则为非齐次线性方程组。齐次线性方程组一定有零解,但不一定有非零解。当D=0时,有非零解;当D!=0时,方程组无非零解。

矩阵运算:

一、矩阵的加法与减法

1、运算规则  设矩阵

两个矩阵相加减,即它们相同位置的元素相加减!注意:只有对于两个行数、列数分别相等的矩阵(即同型矩阵),加减法运算才有意义,即加减运算是可行的.  2、运算性质(假设运算都是可行的)  满足交换律和结合律

  交换律 

  结合律 

二、矩阵与数的乘法

  1、运算规则

乘矩阵A,就是将数

乘矩阵A中的每一个元素,记为

.  特别地,称

称为

的负矩阵.  

2、运算性质  满足结合律和分配律  结合律:(λμ)A=λ(μA)(λ+μ)A =λA+μA  分配律:λ(A+B)=λA+λB.典型例题例6.5.1 已知两个矩阵

满足矩阵方程

,求未知矩阵

 由已知条件知

三、矩阵与矩阵的乘法

  1、运算规则  设

,则A与B的乘积

是这样一个矩阵:  (1) 行数与(左矩阵)A相同,列数与(右矩阵)B相同,即

.  (2) C的第

行第

列的元素

由A的第

行元素与B的第

列元素对应相乘,再取乘积之和.典型例题例6.5.2 设矩阵

计算

的矩阵.设它为

想一想:设列矩阵

,行矩阵

的行数和列数分别是多少呢

是3×3的矩阵,

是1×1的矩阵,即

只有一个元素.课堂练习  1、设

,求

.  

2、在第1道练习题中,两个矩阵相乘的顺序是A在左边,B在右边,称为A左乘B或B右乘A.如果交换顺序,让B在左边,A在右边,即A右乘B,运算还能进行吗?请算算试试看.并由此思考:两个矩阵应当满足什么条件,才能够做乘法运算.  

3、设列矩阵

,行矩阵

,求

,比较两个计算结果,能得出什么结论吗?  

4、设三阶方阵

,三阶单位阵为

,试求,并将计算结果与A比较,看有什么样的结论.

解:  第1题

.  第2题  对于

.  求是有意义的,而是无意义的.

结论1 只有在下列情况下,两个矩阵的乘法才有意义,或说乘法运算是可行的:左矩阵的列数=右矩阵的行数.  

第3题

矩阵,的矩阵.

结论2 在矩阵的乘法中,必须注意相乘的顺序.即使在均有意义时,也未必有=成立.可见矩阵乘法不满足交换律.  

第4题  计算得:

  

结论3 方阵A和它同阶的单位阵作乘积,结果仍为A,即

.  单位阵在矩阵乘法中的作用相当于数1在我们普通乘法中的作用.典型例题例6.5.3 设

,试计算

结论4 两个非零矩阵的乘积可以是零矩阵.由此若,不能得出的结论.

例6.5.4 利用矩阵的乘法,三元线性方程组

可以写成矩阵的形式

若记系数、未知量和常数项构成的三个矩阵分别为

,  则线性方程组又可以简写为矩阵方程的形式:

2、运算性质(假设运算都是可行的)  

(1) 结合律 

(2) 分配律 

(左分配律);

(右分配律). 

(3) 

3、方阵的幂定义:设A是方阵,是一个正整数,规定

显然,记号表示个A的连乘积.

四、矩阵的转置

1、定义

定义:将矩阵A的行换成同序号的列所得到的新矩阵称为矩阵A的转置矩阵,记作

  例如,矩阵

的转置矩阵为

  2、运算性质(假设运算都是可行的) 

     (1) 

  (2) 

  (3)  

  (4)    是常数.

  2、运算性质(假设运算都是可行的) 

       (1) 

  (2)  

  (3)  

  (4)    , 是常数.

典型例题 例6.5.5 利用矩阵

验证运算性质:

所以

定义:如果方阵满足,即,则称A为对称矩阵

对称矩阵的特点是:它的元素以主对角线为对称轴对应相等.

五、方阵的行列式

1、定义

定义:由方阵A的元素所构成的行列式(各元素的位置不变),称为方阵A的行列式,记作

2、运算性质 

 (1)

(行列式的性质) 

 (2)

,特别地:

(3)

是常数,A的阶数为n)思考:设A为

阶方阵,那么

的行列式

与A的行列式

之间的关系为什么不是

,而是

?  不妨自行设计一个二阶方阵,计算一下

.  例如

,则

.  于是

,而

思考:

,有几种方法可以求

 方法一:先求矩阵乘法

,得到一个二阶方阵,再求其行列式.    方法二:先分别求行列式

,再取它们的乘积.

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