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范德蒙德行列式在行列式计算中的应用

2020-12-30侯丽芬

数学学习与研究 2020年17期
关键词:公因式行列式乘积

侯丽芬

【摘要】范德蒙德(Vandermonde)行列式是一類重要的行列式,本文结合实例讨论了范德蒙德行列式的计算,以及如何将一些特殊的行列式化为范德蒙德行列式进行计算,以减小计算量,提高计算效率.

【关键词】范德蒙德行列式;行列式计算

行列式的计算是线性代数中的重要内容,范德蒙德行列式是一类特殊的行列式,它具有独特的标准形式及简明的计算结果.本文从范德蒙德行列式的计算结果出发,结合行列式的计算性质,讨论了将一些特殊的、类似于范德蒙德行列式的行列式转化为范德蒙德行列式进行计算,最终化繁为简,使解题达到事半功倍的效果.

下面结合实例说明一些特殊行列式的计算方法.

1.直接利用范德蒙德行列式的结果计算

分析 该行列式是一个四阶范德蒙德行列式,其中a1=1,a2=2,a3=3,

2.利用行列式的性质计算

(1)提取公因式法

分析 该行列式中各列元素都分别是一个数自上而下按升幂顺序排列,方幂次数都是从1到n.如果分别提取各列的公因数,则方幂次数便成为从0到n-1,得到一个标准的n阶范德蒙德行列式,其中a1=1,a2=2,…,an=n.

(2)行、列变换法

(3)升阶法

例4 计算n阶行列式

分析 根据n阶行列式Dn的特点,通过加边的方法添加一行一列.在第n

行与第n-1行之间加入含有an-1i(i=1,2,…,n)的一行,再加入相应的一列1,b,b2,…,bn,构造一个(n+1)阶范德蒙德行列式Dn+1间接求出Dn.

解 加边,作(n+1)阶范德蒙德行列式.

(4)拆项法

例5 计算n阶行列式

(5)拉普拉斯展开法

例6 计算行列式

(6)行列式乘积变换法

例7 计算n阶行列式

分析 由行列式的乘法规则可以将Dn化为两个范德蒙德行列式的乘积.

【参考文献】

[1]王萼芳,石生明.高等代数(第3版)[M].北京:高等教育出版社,2003.

[2]郑大川,吴瑞武.线性代数与概率论[M].北京:中国农业出版社,2012,01.

[3]杨艳丽.范德蒙行列式及其应用[J].数学学习与研究:教研版,2015(9):136-137.

[4]牛海军.范德蒙行列式在行列式计算中的应用[J].中国科教创新导刊,2008(17):140.

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