矩陣行列式

2022-05-20 05:00:46 字數 877 閱讀 3943

對於乙個\(n\)行\(n\)列的矩陣\(a\),有矩陣的行列式(常用\(\det(a),|a|\))表示

如果將矩陣的每一行視為乙個\(n\)維向量,則\(n\)階行列式的意義可以看做是:

有向長度/面積/體積在\(n\)為空間下的擴充套件

具體的例子

\(n=1\)時,\(|a|=a_\),即有向長度

\(n=2\)時,\(|a|=a_a_-a_a_=\vec\times \vec\)

因此也可以得到常用的乙個3維向量外積的表示式

\(\vec\times \vec=\begin \vec\ \ \vec\ \ \vec \\ a_1\ a_2\ a_3\\ b_1\ b_2\ b_3\end\)

其中\(\vec,\vec,\vec\)是三維平面的三個維度的單位向量

上式即將有向體積中的乙個向量改為單位向量後壓縮到乙個平面上

\[\

\]列舉\(1,2,\cdots,n\)的乙個排列\(p_i\),設排列\(p\)的逆序對為\(f(p)\)

則\(\begin |a|=\sum (-1)^ \pi a_\end\)

\[\

\]1.交換任意兩行(列)得到矩陣\(a'\),則\(|a'|=-|a|\) (交換後每個排列\(f(p)\)的奇偶性改變)

2.對於某一行(列)乘上乙個值\(k\)得到矩陣\(a'\),則\(|a'|=k|a|\)

3.某一行減去另一行的\(k\)倍得到矩陣\(a'\),則\(|a'|=|a|\)

根據性質1,2,3可以對於矩陣進行高斯消元

而對於乙個上三角/下三角矩陣,帶入上面的基本求法,顯然能夠得到非0值的排列只有對角線\(p_i=i\)

因此得到上/下三角矩陣之後就可以快速求解,複雜度為高斯消元的\(o(n^3)\)

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