第一学期第十四次课
第三章 §3行列式的初步应用
3.3.1行列式的应用:用行列式求逆矩阵;克莱姆法则
定义 设矩阵
,
矩阵
称为的伴随矩阵。
由行列式的性质容易证得,
,
其中,为Kronecker记号。于是有
命题 对于阶满秩方阵,有,若,则。
考察线性方程组
,
将其记为,若满秩,则
,
而
,
就是把的第列换成后的行列式,记
,
于是有:
定理 若数域上的个未知量个方程的线性方程组的系数矩阵的行列式,则它有唯一的一组解。这个定理称为Cramer法则。
3.3.2矩阵乘积的行列式、用矩阵的子式的行列式刻画矩阵的秩
命题 设,则。
证明 对讨论满秩与不满秩的情况。
定义 设
,
取,,
称为的一个阶子式,记为。
引理 存在非零的阶子式。
证明 “” 若,则由矩阵的秩的定义,存在个线性无关的行向量,设它们为行,取它们构成一个秩为的矩阵
存在个线性无关的列向量,设它们为列,于是;
“” 若存在,则此子式的个列向量线性无关,将它们扩充成为原矩阵的第,它们仍线性无关。证毕。
命题 对于上的阶方阵,当且仅当存在某个阶子式不等于零,但所有阶子式都等于零。
证明 “” 若,则由引理,存在某个阶子式不等于零。若存在某个阶子式不等于零,则由引理,,矛盾于,必要性得证;
“” 若对于,存在某个阶子式不等于零,则,而但所有阶子式都等于零,则,于是,证毕。