例 1 证明对角行列式(其中对角线上的元素是,未写出的元素都是0)

线性数学基础知识行列式(线性代数知识点摘抄)(1)

线性数学基础知识行列式(线性代数知识点摘抄)(2)

第一式是显然的,下面只证第二式。

若记,则依行列式定义

线性数学基础知识行列式(线性代数知识点摘抄)(3)

,

其中为排列的逆序数,故。 证毕。

两个对角阵,我们可以理解为n维的正超立方体,只不过两者向量的方向不同。至于正负号的问题,我们有个简单的判断方法。以列为向量空间的维度数,从左到右设为1、2、...、n维,从1维到n维算起,向量坐标值的符号不变;从n维到1维算起,向量坐标值都取它的相反数,那么,偶数阶行列式不变号,奇数阶行列式变负号(2阶行列式除外)。

例2

对角线以下(上的元素都为0的行列式)叫做上(下)三角行列式,它的值与对角行列式一样。

证明下三角行列式

线性数学基础知识行列式(线性代数知识点摘抄)(4)

由于当时,,故中可能不为0的的元素,其下标应有,即。

在所有排列中,能满足上述关系的排列只有一个自然排列12...n,所以中可能不为0的项只有一项,此项的符号,所以。

任一元素的行、列标的组合是123...n对123...n的两两配对。以自然排列的情形为基础,互换两个列标,比如1、4互换,就会出现14和41两个配对。那样肯定有列标比行标大的情况。而在三角行列式中,当列标大于行标时,元素是0。那么,除了自然排列外,所有的排列都是0。

例3

线性数学基础知识行列式(线性代数知识点摘抄)(5)

线性数学基础知识行列式(线性代数知识点摘抄)(6)

线性数学基础知识行列式(线性代数知识点摘抄)(7)

证明 。

记,其中

考察的一般项

,

由于当时,,因此只有在中选取时,该项才可能不为0,而当在中选取时,只能在中选取。于是中可能不为0的项可以记作

这里,,而为排列的逆序数,以分别表示排列及的逆序数,应有。于是

线性数学基础知识行列式(线性代数知识点摘抄)(8)

这里面有点绕啊。我们先不看排列本身,而是看一个排列里面行标与列标的两两配对,行、列标都是12...k...n。有行标1~k配列标k~n,肯定就有列标1~k配行标k~n,所以在一个排列里,有ab的地方一定有c0,除非ab能把这个排列占满。

那么,所有排列可以分三类,ab排列、abc0排列,c0排列,只ab排列不为0。

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