定义

设 为 阶方阵,其行列式记作 或 ,定义为所有取自不同行、不同列的 个元素乘积的代数和:

其中 取遍所有 级排列, 为该排列的逆序数。

行列式是方阵的一个数值。考研中常用其性质、按行(列)展开、化三角、递推、范德蒙德行列式等计算。行列式与矩阵可逆、秩、线性方程组、特征值、伴随矩阵密切相关。

充要条件

  1. 方阵 可逆:
  1. 方阵 不可逆:
  1. 克拉默法则: 若 元线性方程组 的系数行列式

则方程组有唯一解

其中 是将 的第 列换成 后得到的矩阵。

  1. 三角、对角行列式:
  1. 分块对角、分块三角行列式:

必要条件

  1. 若 ,则 必为满秩、可逆矩阵。

  2. 若 可逆,则

  1. 若 有零特征值,则

更一般地,

其中 为 的全部特征值(含代数重数)。

  1. 若 有两行(列)相同或成比例,则
  1. 若 有一行(列)全为零,则
  1. 若 为 阶方阵,则
  1. 若 为正交矩阵,则
  1. 若 为幂零矩阵,则

其他性质

  1. 转置不变:
  1. 数乘:
  1. 乘法:

但一般

  1. 初等变换对行列式的影响:
  • 交换两行(列),行列式变号;
  • 某行(列)乘 ,行列式乘 ;
  • 某行(列)加另一行(列)的 倍,行列式不变。
  1. 按行(列)展开:

其中 为代数余子式。异乘变零:

  1. 伴随矩阵:
  1. 分块行列式:
  1. 范德蒙德行列式:
  1. 若 可逆,则
  1. 特征值表示:
  1. 相似、合同与行列式:

合同矩阵不一定有相同行列式,但若 ,则存在可逆矩阵,使

从而

题型与应用

  1. 数字行列式计算: 常用方法:

    • 化上(下)三角;
    • 按行(列)展开;
    • 递推法;
    • 加边法;
    • 利用范德蒙德行列式。
  2. 抽象行列式计算: 利用性质

    计算 、、、 等。

  3. 求参数: 令 或 ,列方程求参数;或利用可逆、满秩、线性无关等条件求参数范围。

  4. 克拉默法则: 当系数行列式非零时,求线性方程组的唯一解,或证明解的唯一性。

  5. 证明题: 证明行列式恒等式、不等式;证明

    证明范德蒙德行列式;证明行列式为零的判定条件。

  6. 与特征值结合: 利用

    求行列式或特征值之积;结合迹

    综合求解。

  7. 与伴随矩阵、逆矩阵结合: 利用

    求逆、求行列式或求参数。

  8. 概念辨析题: 区分 与 ;区分 与 ;注意