線性代數中拉普拉斯定理計算行列式與克萊姆法則求解方程並不簡便,為什麼還要學習?

時間 2021-07-15 13:54:10

1樓:大臉阿望

學數學不是做計算題,不是每乙個問題都是給乙個具體的行列式或者線性方程組給你算的。誠然如果作為乙個通用演算法而言,這兩個定理並不一定是好的選擇,但是對於很多特殊問題而言這兩者是很好用的,特別對於抽象的定理證明,反而對於具體計算的通用演算法難以發揮作用,這種時候更多的理論工具是需要的。本文以一些簡單的例子帶大家粗略感受一下兩個定理的作用。

關於拉普拉斯定理,他事實上是行列式按行(列)展開的推廣,我能按照一行(列)展開,自然會想到去用多行(列)展開。拉普拉斯定理在處理0多的行列式時是非常有用的,舉幾個例子:

例1:利用拉普拉斯定理直接按第一行和最後一行展開即得遞推式 .於是立刻能得到 .

例2: .

利用拉普拉斯定理對前s行展開即得 .

例3:證明對n階方陣,若s>n/2,存在s行和s列的交點元素皆為0則行列式值為0.

只需按交點元素全為0的s行或者列用拉普拉斯定理展開即得行列式值為0。

克拉默法則利用行列式來判斷、計算線性方程組根的情況,而行列式擁有豐富的性質,所以在一些情況下利用行列式來進行判斷根的存在性或是別的性質,甚至於計算根都是有便利的。接下來舉乙個例子。

例:設 是橫座標皆不相同的點,證明存在n-1次多項式過這n個點。(即證插值多項式存在性)

設 ,證明插值多項式的存在性即將 當作未知量,求解方程組 .由於係數行列式是范德蒙德行列式,又由橫座標不同,從而行列式值不為0必有唯一解,於是插值多項式存在。(當然這個問題本身有構造性的證明)

2樓:LaLa小喇叭

理論的完備性很重要,Laplace定理和Cramer法則雖然操作起來非常繁瑣,但是它在證明上的作用是非常重要的,比如我們常用的線性方程組的行變換解法的基礎:方程組有解的判定定理(係數矩陣的秩等於增廣矩陣的秩)就是用Cramer法則證明的,如果沒有它,行變換解法將無從談起。

3樓:洪武ea

行列式主要是給出了一組向量是否線性無關的判據。同理,克萊姆法則可以給出一組方程組,如果行列式非0,那麼必然有解。如果只要求存在性,就不需要繼續算了。

個人認為最重要的是,它可以用來判斷線性空間到自身的同態是否是同構。

當然,它還有一些性質,例如代表線性對映對體積的作用,是唯一的n重交錯對映。推廣到K理論中用來刻畫K0函子與Pic的對應。

如何證明行列式的拉普拉斯定理?

感覺樓上的證明有點複雜了,可以不使用群論,初等數學即可證明,如果不耐煩也可以直接翻到底看思路總結.定理 設 為 階行列式,若選定 個行 則 證明 既然是證明兩邊相等,不妨從必要條件想起,即要想兩邊相等,則兩邊單項的數量要相等,右邊的每乙個單項 包括符號 都是 展開後的單項,並且右邊沒有重複的單項 1...

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