「線性代數」抽象型行列式的計算,掌握基礎知識,有多種解法

抽象型行列式

行列式大家定不陌生,是一個函數,其定義域為det的矩陣(A)【因為行列式的英文為determinant】,取值是一個標量,寫作det(A)=|A|。

那麼抽象一詞,對應的自然是具體,那具體的行列式,可以說是數字型行列式,也就是給定具體數的行列式的計算,而抽象型行列式,就是給一些文字,沒有給出具體的數字的行列式,我們要做的就是怎麼來計算這些行列式。

可以根據行列式的性質、分塊矩陣、矩陣的運算,還有可能涉及到特徵值、特徵向量、相似等一些重要的方法來解決,可以說,抽象型行列式的難度是比光求行列式的值的難度要大很多的。

話不多說,我們來一個一個分析。

通過行列式的性質來計算抽象型行列式

行列式的性質,我這裡也就不多提了,我們直接來看一道題目,看看如何運用行列式的性質來解決這道題。

「線性代數」抽象型行列式的計算,掌握基礎知識,有多種解法

抽象型行列式

如圖所示,這道題很是抽象,就告訴我們矩陣A和矩陣B都是用三維列向量組合而成的,讓我們來求行列式B的值。

大家仔細觀察一下,有沒有發現這道題可以使用行列式的性質來做。

沒錯,就是用到“把行列式A某一行/列的元素同乘一個數後,加到另一行/列上,結果不變。”

以及“行列式A中某行/列用一個數k乘,結果是kA。”

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運用行列式的性質來解答題目

那麼解法就很簡單了,就根據這些行列式性質來慢慢解答計算,就能算出最後的結果。

通過分塊矩陣來計算抽象型行列式

大家仔細觀察一下,剛剛那道題目中矩陣A和矩陣B之間是否有聯繫。

有沒有發現矩陣A可以是由矩陣B分塊而來的。

也就是說,矩陣B可以用矩陣A來表示。

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分塊矩陣做法

通過矩陣運算來計算抽象型行列式

矩陣運算:就是矩陣的計算方式。

如圖所示:

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這道題目是給定了一個矩陣A,以及二階單位矩陣E,矩陣B滿足一定的式子關係,求行列式B

那麼這道題,我們要用到的就是矩陣運算。

通過矩陣B滿足的式子,我們不難得到:B(A-E)=2E,之後再取行列式來進行計算即可。

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矩陣運算來計算抽象型行列式

通過特徵值來計算抽象型行列式

通過特徵值來計算抽象型行列式,也不難理解,就是解答帶有特徵值、特徵向量之類的題目。

如圖所示:

「線性代數」抽象型行列式的計算,掌握基礎知識,有多種解法

這道題目就是給定一個2階矩陣A有兩個不同特徵值,還有線性無關的特徵向量,滿足一定的式子,求行列式A的值。

我們先分析題幹:2階矩陣A有兩個不同特徵值,a1,a2是A的線性無關的特徵向量。

我們是不是能夠根據特徵值的定義得到一些東西:

設A是n階矩陣,如果存在數m和非零n維列向量x,使得Ax=mx,則稱m為A的一個特徵值。

很顯然,這裡的x就是a1,a2兩個線性無關的特徵向量,我們只需要設兩個數,分別為m1和m2。

可以得到式子:Aa1=m1a1,Aa2=m2a2。

「線性代數」抽象型行列式的計算,掌握基礎知識,有多種解法

這道題難度不大,關鍵是要掌握特徵值和特徵向量的概念,熟練使用特徵值的定義。

總結

總的來說,計算抽象型行列式確實類型比較多樣化,在線性代數中涉及到的題目種類也繁多,因此我們要做的就是鞏固好基礎,特別是行列式的性質、分塊矩陣、矩陣運算、特徵值以及特徵向量,還有我未提及的相似等等情況,都要很清楚才行,才能以不變應萬變。


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