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怎么求3X3矩阵的行列式
来源:闽都城事
时间:2026-04-21 14:21:18
矩阵的矩阵行列式常用于微积分、线性代数和高等几何。列式求一个矩阵的矩阵
行列式一开始可能会让人困惑,但只要做过几次后,列式你就会觉得并不是矩阵那么难。
方法1方法1 的列式 2:求行列式
1写出3×3矩阵。我们从3x3矩阵A开始,矩阵试着找出它的列式行列式|A|。下面是矩阵我们将使用的一般矩阵表示法,以及示例矩阵:
M
=
(
a
11
a
12
a
13
a
21
a
22
a
23
a
31
a
32
a
33
)
=
(
1
5
3
2
4
7
4
6
2
)
{ \displaystyle M={ \begin{ pmatrix}a_{ 11}&a_{ 12}&a_{ 13}\\a_{ 21}&a_{ 22}&a_{ 23}\\a_{ 31}&a_{ 32}&a_{ 33}\end{ pmatrix}}={ \begin{ pmatrix}1&5&3\\2&4&7\\4&6&2\end{ pmatrix}}}
2选择单行或单列。这将是矩阵引用行或列。不管你选哪一行或列,列式结果都是矩阵一样的。现在,列式
只选择第一行。矩阵稍后,我们将给出一些关于如何选择最简单的计算方法的建议。
我们选择示例矩阵A的第一行,圈出1 5 3。一般来说,圈出
11
a
12
a
13
。
3划掉第一个元素的行和列。查看圈出的行或列,并选择第一个元素。通过它的行和列画线。剩下四个数字。我们把它看成一个2×2矩阵。
在本例中,引用行是1 5 3。第一个元素在第1行和第1列。划掉第一行和第一列。把剩下的元素写成2×2矩阵:
1 5 3
2
4 1
4
6 2
4求出2x2矩阵的行列式。记住,这个矩阵
(
a
b
c
d
)
{ \displaystyle { \begin{ pmatrix}a&b\\c&d\end{ pmatrix}}}
5将结果乘以你选择的元素。记住,当你决定划去哪一行和哪一列时,是从引用行(或列)中选择了一个元素。将这个元素乘以刚刚计算出的2x2矩阵的行列式。
在本例中,我们选择了a
11
,值为1。将它乘以-34(2x2矩阵的行列式),得到1*-34 =
-34。
6确定答案的正负号。接下来,将答案乘以1或-1来得到所选元素的
代数余子式。你用哪一个取决于元素在3x3矩阵中的位置。记住这个简单的正负号图来找出哪个元素是正,哪个元素是负:
+ - +
- + -
+ - +
由于我们选择了a
11
,用a +标记,将结果乘以1。(也就是说,不用管它)。答案还是
-34。
或者,你可以用公式(-1)来计算正负号,其中
i
和
j
是该元素的行数和列数。
7对引用行或列中的第二个元素重复这个过程。返回到初始的3x3矩阵,包含你之前圈出的行或列。对这个元素重复相同的过程:
划掉这个元素所在的行和列。在本例中,选择元素a
12
(值为5)。划掉第一行(1 5 3)和第二列
(
5
4
6
)
{ \displaystyle { \begin{ pmatrix}5\\4\\6\end{ pmatrix}}}
8对于三个元素重复这个操作。你还要找出一个余子式。计算引用行或列中第三项的i。在本例中,下面是计算a
13
余子式的简要描述:
划掉第1行和第3列,得到
(
2
4
4
6
)
{ \displaystyle { \begin{ pmatrix}2&4\\4&6\end{ pmatrix}}}
9将三个结果加起来。这是最后一步。你已经算出来三个代数余子式,每个分别对应单行或单列中的每个元素。把它们加起来,你就得到了3x3矩阵的行列式。
在本例中,行列式为
-34+
120+
-12=
74。
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方法2方法2 的 2:简化问题
1选择0最多的引用行或列。记住,你可以选择
任意
行或列作为引用。不管你选哪一个,结果都是一样的。如果你选择一个带有零的行或列,只需要计算非零元素的代数余子式。原因如下:
假设你选择第2行,包含元素a
21
、a
22
和
23
。要解决这个问题,我们要看三个不同的2x2矩阵。我们把它们叫做A
21
、A
22
和A
23
。
3x3矩阵的行列式是a
21
|A
21
| - a
22
|A
22
| + a
23
|A
23
|。
如果a
22
和a
23
都为0,公式就变成a
21
|A
21
| - 0*|A
22
| + 0*|A
23
| = a
21
|A
21
| - 0 + 0 = a
21
|A
21
|。现在我们只需计算一个元素的代数余子式。
2利用行加法使矩阵更简单。如果你把一行的值加到另一行,矩阵的行列式不变。列也是如此。你可以重复这样操作,或者在加之前将值乘以一个常数,从而使矩阵有尽可能多的0。这样可以节省很多时间。
例如,假设你有一个3×3的矩阵:
(
9
−
1
2
3
1
0
7
5
−
2
)
{ \displaystyle { \begin{ pmatrix}9&-1&2\\3&1&0\\7&5&-2\end{ pmatrix}}}
3学习三角矩阵的快捷方法。在这些特殊情况下,行列式就是主对角线上的元素的乘积,从左上角的a
11
到右下角的a
33
。我们讨论的仍然是3x3矩阵,但是“三角”矩阵有
非零
值的特殊模式:
上三角矩阵:所有非零元素都在主对角线上或主对角线之上。下面全部是0。
下三角矩阵:所有非零元素都在主对角上或主对角之下。
对角矩阵:所有非零元素都在主对角上。(上述矩阵的一个子集)
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注意事项
如果有一行或列的所有元素都是0,那么这个矩阵的行列式就是0。
这种方法可以扩展到任何大小的方阵。例如,如果将这种方法用于4x4矩阵,“划掉”后将得到一个3x3矩阵,你可以按照上面的描述计算行列式。但是提醒一句,手动计算非常繁琐!
广告 本文转自:www.bimeiz.com/jiaoyu/11941.html
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