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行列式的应用论文文献

发布时间:2024-07-05 04:27:18

行列式的应用论文文献

行列式的内容相当多,可以参考以下等资料:行列式在数学中,是一个函数,其定义域为det的矩阵A,取值为一个标量,写作det(A)或 | A | 。行列式可以看做是有向面积或体积的概念在一般的欧几里得空间中的推广。或者说,在 n 维欧几里得空间中,行列式描述的是一个线性变换对“体积”所造成的影响。无论是在线性代数、多项式理论,还是在微积分学中(比如说换元积分法中),行列式作为基本的数学工具,都有着重要的应用。

我也是差不多这个课题啊,我的是 矩阵可对角化的条件及对角化方法,有资料互相参考啊,是写开题报告么 ,从别处拷过来的 矩阵对角化在国内外已有一定的研究。早在十九世纪末,人们在研究行列式的性质和计算时,提出了对角矩阵的概念,由于计算机的发展,更是为矩阵对角化的应用开辟了广阔的前景,它经常出现在诸如可用于求解微分方程组,用于研究数理统计量的分布,还有用于研究集合曲面的标准形等不同的科技领域中,这就使得对角矩阵成为计算数学中应用及其广泛的矩阵。

简介在线性代数,行列式是一个函数,其定义域为的矩阵A,值域为一个标量,写作det(A).在本质上,行列式描述的是在n维空间中,一个线性变换所形成的“平行多面体”的“体积”.行列式无论是在微积分学中(比如说换元积分法中),还是在线性代数中都有重要应用.行列式概念的最初引进是在解线性方程组的过程中.行列式被用来确定线性方程组解的个数,以及形式.随后,行列式在许多领域都逐渐显现出重要的意义和作用.于是有了线性自同态和向量组的行列式的定义.行列式的特性可以被概括为一个n次交替线性形式,这反映了行列式作为一个描述“体积”的函数的本质.若干数字组成的一个类似于矩阵的方阵,与矩阵不同的是,矩阵的表示是用中括号,而行列式则用线段.行列式的值是按下述方式可能求得的所有不同的积的代数和,既是一个实数:求每一个积时依次从每一行取一个元因子,而这每一个元因子又需取自不同的列,作为乘数,积的符号是正是负决定于要使各个乘数的列的指标顺序恢复到自然顺序所需的换位次数是偶数还是奇数.也可以这样解释:行列式是矩阵的所有不同行且不同列的元素之积的代数和,和式中每一项的符号由积的各元素的行指标与列指标的逆序数之和决定:若逆序数之和为偶数,则该项为正;若逆序数之和为奇数,则该项为负.[编辑本段]垂直线记法矩阵A的行列式有时也记作|A|.绝对值和矩阵范数也使用这个记法,有可能和行列式的记法混淆.不过矩阵范数通常以双垂直线来表示(如:),且可以使用下标.此外,矩阵的绝对值是没有定义的.因此,行列式经常使用垂直线记法(例如:克莱姆法则和子式).例如,一个矩阵:行列式det(A)也写作|A|或明确的写作:即矩阵的方括号以细长的垂直线取代.[编辑本段]定义一个矩阵A的行列式有一个乍看之下很奇怪的定义:其中sgn(σ)是排列σ的符号差.对于比较小的矩阵,比如说二阶和三阶的矩阵,行列式表达如下,有些像是主对角线(左上至右下)元素的乘积减去副对角线(右上至左下)元素的乘积(见图中红线和蓝线).2阶:3阶:.但对于阶数较大的矩阵,行列式有n!项,并不是这样的形式.二维向量组的行列式行列式是向量形成的平行四边形的面积设P是一个二维的有向欧几里得空间,即一个所谓的欧几里得平面.两个向量X和X’的行列式是:经计算可知,行列式表示的是向量X和X’形成的平行四边形的有向面积.并有如下性质:行列式为零当且仅当两个向量共线(线性相关),这时平行四边形退化成一条直线.如果以逆时针方向为正向的话,有向面积的意义是:平行四边形面积为正当且仅当向量X和X’逆时针排列(如图).行列式是一个双线性映射.也就是说,,并且.

这种老掉牙的课题写了干什么?前人已经研究的透彻不能再透彻了。既然写文章,搞研究就要真的做了点实质性的东西出来,否则只是浪费时间。

论文行列式计算方法研究与应用

第一、行列式的计算利用的是行列式的性质,而行列式的本质是一个数字,所以行列式的变化都是建立在已有性质的基础上的等量变化,改变的是行列式的“外观”。

第二、行列式的计算的一个基本思路就是通过行列式的性质把一个普通的行列式变化成为一个我们可以口算的行列式(比如,上三角,下三角,对角型,反对角,两行成比例等)。

第三、行列式的计算最重要的两个性质:

1、对换行列式中两行(列)位置,行列式反号。

2、把行列式的某一行(列)的倍数加到另一行(列),行列式不变。

行列式的性质

1、行列式A中某行(或列)用同一数k乘,其结果等于kA。

2、行列式A等于其转置行列式AT(AT的第i行为A的第i列)。

3、若n阶行列式|αij|中某行(或列);行列式则|αij|是两个行列式的和,这两个行列式的第i行(或列),一个是b1,b2,…,bn;另一个是с1,с2,…,сn;其余各行(或列)上的元与|αij|的完全一样。

4、行列式A中两行(或列)互换,其结果等于-A。 ⑤把行列式A的某行(或列)中各元同乘一数后加到另一行(或列)中各对应元上,结果仍然是A。

行列式和他的转置行列式相等2.变换一个行列式的两行(或两列),行列式改变符号 即变为之前的相反数3.如果一个行列式有两行(列)完全相同,那么这个行列式等于零4.一个行列式中的某一行(列)所有元素的公因子可以提到行列式符号的外面5.如果一个行列式中有一行(列)的元素全部是零,那么这个行列式等于零

行列式的计算方法:

1、利用行列式定义直接计算:行列式是由排成n阶方阵形式的n²个数aij确定的一个数,其值为n!项之和。

2、利用行列式的性质计算。

3、化为三角形行列式计算:若能把一个行列式经过适当变换化为三角形,其结果为行列式主对角线上元素的乘积。

行列式的重要性质:

如果行列式的值为0,则矩阵是奇异矩阵,也就是矩阵没有逆。将某一行的乘以某个数加到另一行上,行列式的值不会变。这一条是我们计算行列式的重要方法,实际上,在很多计算软件中,都是先进行消元过程将矩阵转化为上三角矩阵,然后再进行计算。

这方面的研究其实已经比较多了,如果想要写建议找一份论文好好啃啃

行列式论文文献

线性代数是高等代数的一大分支。我们知道一次方程叫做线性方程,讨论线性方程及线性运算的代数就叫做线性代数。在线性代数中最重要的内容就是行列式和矩阵。行列式和矩阵在十九世纪受到很大的注意 , 而且写了成千篇关于这两个课题的文章。向量的概念 , 从数学的观点来看不过是有序三元数组的一个集合 , 然而它以力或速度作为直接的物理意义 , 并且数学上用它能立刻写出 物理上所说的事情。向量用于梯度 , 散度 , 旋度就更有说服力。同样 , 行列式和矩阵如导数一样(虽然 dy/dx 在数学上不过是一个符号 , 表示包括△y/△x的极限的长式子 , 但导数本身是一个强有力的概念 , 能使我们直接而创造性地想象物理上发生的事情)。因此,虽然表面上看,行列式和矩阵不过是一种语言或速记,但它的大多数生动的概念能对新的思想领域提供钥匙。然而已经证明这两个概念是数学物理上高度有用的工具。 线性代数学科和矩阵理论是伴随着线性系统方程系数研究而引入和发展的。 行列式的概念最早是由十七世纪日本数学家关孝和提出来的,他在 1683 年写了一部叫做《解伏题之法》的著作,意思是 “ 解行列式问题的方法 ” ,书里对行列式的概念和它的展开已经有了清楚的叙述。欧洲第一个提出行列式概念的是德国的数学家, 微积分学奠基人之一 莱布 尼 兹 ( Leibnitz , 1693 年) 。 1750 年 克莱姆( Cramer ) 在他的《线性代数分析导言》( Introduction d l'analyse des lignes courbes alge'briques )中 发表了求解线性系统方程的重要基本公式(既人们熟悉的 Cramer 克莱姆法则)。 1764 年 , Bezout 把确定行列式每一项的符号的手续系统化了。对给定了含 n 个未知量的 n 个齐次线性方程 , Bezout 证明了系数行列式等于零是这方程组有非零解的条件。 Vandermonde 是第一个对行列式理论进行系统的阐述 ( 即把行列 ' 式理论与线性方程组求解相分离 ) 的人。并且给出了一条法则,用二阶子式和它们的余子式来展开行列式。就对行列式本身进行研究这一点而言,他是这门理论的奠基人。 Laplace 在 1772 年的论文《对积分和世界体系的探讨》中 , 证明了 Vandermonde 的一些规则 , 并推广了他的展开行列式的方法 , 用 r 行中所含的子式和它们的余子式的集合来展开行列式,这个方法现在仍然以他的名字命名。 德国数学家雅可比( Jacobi )也于 1841 年总结并提出了行列式的系统理论。另一个研究行列式的是法国最伟大的数学家 柯西 (Cauchy) ,他大大发展了行列式的理论,在行列式的记号中他把元素排成方阵并首次采用了双重足标的新记法,与此同时发现两行列式相乘的公式及改进并证明了 laplace 的展开定理。相对而言,最早利用矩阵概念的是 拉格朗日( Lagrange ) 在 1700 年后的双线性型工作中体现的。拉格朗日期望了解多元函数的最大、最小值问题,其方法就是人们知道的拉格朗日迭代法。为了完成这些,他首先需要一阶偏导数为 0 ,另外还要有二阶偏导数矩阵的条件。这个条件就是今天所谓的正、负的定义。尽管拉格朗日没有明确地提出利用矩阵。 高斯( Gauss ) 大约在 1800 年提出了高斯消元法并用它解决了天体计算和后来的地球表面测量计算中的最小二乘法问题。(这种涉及测量、求取地球形状或当地精确位置的应用数学分支称为测地学。)虽然高斯由于这个技术成功地消去了线性方程的变量而出名,但早在几世纪中国人的手稿中就出现了解释如何运用“高斯”消去的方法求解带有三个未知量的三方程系统。在当时的几年里,高斯消去法一直被认为是测地学发展的一部分,而不是数学。而高斯 - 约当消去法则最初是出现在由 Wilhelm Jordan 撰写的测地学手册中。许多人把著名的数学家 Camille Jordan 误认为是“高斯 - 约当”消去法中的约当。 矩阵代数的丰富发展,人们需要有合适的符号和合适的矩阵乘法定义。二者要在大约同一时间和同一地点相遇。 1848 年英格兰的 . Sylvester 首先提出了矩阵这个词,它来源于拉丁语,代表一排数。 1855 年矩阵代数得到了 Arthur Cayley 的工作培育。 Cayley 研究了线性变换的组成并提出了矩阵乘法的定义,使得复合变换 ST 的系数矩阵变为矩阵 S 和矩阵 T 的乘积。他还进一步研究了那些包括矩阵逆在内的代数问题。著名的 Cayley- Hamilton 理论即断言一个矩阵的平方就是它的特征多项式的根,就是由 Cayley 在 1858 年在他的矩阵理论文集中提出的。利用单一的字母 A 来表示矩阵是对矩阵代数发展至关重要的。在发展的早期公式 det( AB ) = det( A )det( B ) 为矩阵代数和行列式间提供了一种联系。 数学家 Cauchy 首先给出了特征方程的术语,并证明了阶数超过 3 的矩阵有特征值及任意阶实对称行列式都有实特征值;给出了相似矩阵的概念,并证明了相似矩阵有相同的特征值;研究了代换理论, 数学家试图研究向量代数,但在任意维数中并没有两个向量乘积的自然定义。第一个涉及一个不可交换向量积(既 v x w 不等于 w x v )的向量代数是由 Hermann Grassmann 在他的《线性扩张论》( Die lineale Ausdehnungslehre ) 一 书中提出的。 (1844) 。他的观点还被引入一个列矩阵和一个行矩阵的乘积中,结果就是现在称之为秩数为 1 的矩阵,或简单矩阵。在 19 世纪末美国数学物理学家 Willard Gibbs 发表了关于《向量分析基础》 ( Elements of Vector Analysis ) 的著名论述。其后物理学家 P. A. M. Dirac 提出了行向量和列向量的乘积为标量。我们习惯的列矩阵和向量都是在 20 世纪由物理学家给出的。 矩阵的发展是与线性变换密切相连的。到 19 世纪它还仅占线性变换理论形成中有限的空间。现代向量空间的定义是由 Peano 于 1888 年提出的。二次世界大战后随着现代数字计算机的发展,矩阵又有了新的含义,特别是在矩阵的数值分析等方面。 由于计算机的飞速发展和广泛应用,许多实际问题可以通过离散化的数值计算得到定量的解决。于是作为处理离散问题的线性代数,成为从事科学研究和工程设计的科技人员必备的数学基础。

行列式

行列式在数学中,是一个函数,其定义域为det的矩阵A,取值为一个标量,写作det(A)或 | A | 。无论是在线性代数、多项式理论,还是在微积分学中(比如说换元积分法中),行列式作为基本的数学工具,都有着重要的应用。

行列式可以看做是有向面积或体积的概念在一般的欧几里得空间中的推广。或者说,在 n 维欧几里得空间中,行列式描述的是一个线性变换对“体积”所造成的影响。

数学定义

n阶行列式

是由排成n阶方阵形式的n²个数aij(i,j=1,2,...,n)确定的一个数,其值为n!项之和

式中k1,k2,...,kn是将序列1,2,...,n的元素次序交换k次所得到的一个序列,Σ号表示对k1,k2,...,kn取遍1,2,...,n的一切排列求和,那末数D称为n阶方阵相应的行列式.例如,四阶行列式是4!个形为

的项的和,而其中a13a21a34a42相应于k=3,即该项前端的符号应为

(-1)3.

若n阶方阵A=(aij),则A相应的行列式D记作

D=|A|=detA=det(aij)

若矩阵A相应的行列式D=0,称A为奇异矩阵,否则称为非奇异矩阵.

标号集:序列1,2,...,n中任取k个元素i1,i2,...,ik满足

1≤i1

i1,i2,...,ik构成{1,2,...,n}的一个具有k个元素的子列,{1,2,...,n}的具有k个元素的满足(1)的子列的全体记作C(n,k),显然C(n,k)共有  个子列.因此C(n,k)是一个具有个元素的标号集,C(n,k)的元素记作σ,τ,...,σ∈C(n,k)表示

σ={i1,i2,...,ik}

是{1,2,...,n}的满足(1)的一个子列.若令τ={j1,j2,...,jk}∈C(n,k),则σ=τ表示i1=j1,i2=j2,...,ik=jk。

性质

①行列式A中某行(或列)用同一数k乘,其结果等于kA。

②行列式A等于其转置行列式AT(AT的第i行为A的第i列)。

③若n阶行列式|αij|中某行(或列);行列式则|αij|是两个行列式的和,这两个行列式的第i行(或列),一个是b1,b2,…,bn;另一个是с1,с2,…,сn;其余各行(或列)上的元与|αij|的完全一样。

④行列式A中两行(或列)互换,其结果等于-A。 ⑤把行列式A的某行(或列)中各元同乘一数后加到另一行(或列)中各对应元上,结果仍然是A。

什么是行列式

行列式是数学中的一个函数,将一个的矩阵A映射到一个纯量,记作det(A)或 | A | 。行列式可以看做是有向面积或体积的概念在一般的欧几里得空间中的推广。或者说,在n维度空间中,行列式描述的是一个线性变换对“体积”所造成的影响。无论是在线性代数、多项式理论,还是在微积分学中(比如说换元积分法中),行列式作为基本的数学工具,都有着重要的应用。

行列式概念最早出现在解线性方程组的过程中。十七世纪晚期,关孝和与莱布尼茨的著作中已经使用行列式来确定线性方程组解的个数以及形式。十八世纪开始,行列式开始作为独立的数学概念被研究。十九世纪以后,行列式理论进一步得到发展和完善。矩阵概念的引入使得更多有关行列式的性质被发现,行列式在许多领域都逐渐显现出重要的意义和作用,出现了线性自同态和向量组的行列式的定义。

行列式的特性可以被概括为一个多线性形式,这个本质使得行列式在欧几里德空间中可以成为描述“体积”的函数

行列式的竖直线记法

矩阵A的行列式有时也记作|A|。绝对值和范数|矩阵范数也使用这个记法,有可能和行列式的记法混淆。不过矩阵范数通常以双垂直线来表示(如:),且可以使用下标。此外,矩阵的绝对值是没有定义的。因此,行列式经常使用垂直线记法(例如:克莱姆法则和子式)。例如,一个矩阵:

行列式det(A)也写作 | A | ,或明确的写作:

即把矩阵的方括号以细长的垂直线取代

行列式的历史

行列式的概念最初是伴随着方程组的求解而发展起来的。行列式的提出可以追溯到十七世纪,最初的雏形由日本数学家关孝和与德国数学家戈特弗里德•莱布尼茨各自独立得出,时间大致相同。

行列式的早期研究

关孝和在《解伏题之法》中首次运用行列式的概念。1545年,卡当在著作《大术》中给出了一种解两个一次方程组的方法。他把这种方法称为“母法”。这种方法和后来的克莱姆法则已经很相似了,但卡当并没有给出行列式的概念。

1683年,日本数学家关孝和在其著作《解伏题之法》中首次引进了行列式的概念。书中出现了、乃至的行列式,行列式被用来求解高次方程组。

1693年,德国数学家莱布尼茨开始使用指标数的系统集合来表示有三个未知数的三个一次方程组的系数。他从三个方程的系统中消去了两个未知量后得到一个行列式。这个行列式不等于零,就意味着有一组解同时满足三个方程。[5]由于当时没有矩阵的概念,莱布尼茨将行列式中元素的位置用数对来表示:代表第i行第j列。莱布尼茨对行列式的研究成果中已经包括了行列式行列式的展开和克莱姆法则,但这些结果在当时并不为人所知。

任意阶数的行列式

1730年,苏格兰数学家科林•麦克劳林在他的《论代数》中已经开始阐述行列式的理论,记载了用行列式解二元、三元和四元一次方程的方法,并给出了四元一次方程组的一般解的正确形式,尽管这本书直到麦克劳林逝世两年后(1748年)才得以出版。

1750年,瑞士的加布里尔•克拉默首先在他的《代数曲线分析引论》给出了n元一次方程组求解的法则,用于确定经过五个点的一般二次曲线的系数,但并没有给出证明。[8]其中行列式的计算十分复杂,因为是定义在置换的奇偶性上的。

此后,关于行列式的研究逐渐增多。1764年,法国的艾蒂安•贝祖的论文中关于行列式的计算方法的研究简化了克莱姆法则,给出了用结式来判别线性方程组的方法[10]同是法国人的亚历山德•西奥菲勒•范德蒙德则在1771年的论着中第一个将行列式和解方程理论分离,对行列式单独作出阐述。这是数学家们开始对行列式本身进行研究的开端。

1772年,皮埃尔-西蒙•拉普拉斯在论文《对积分和世界体系的探讨》中推广了范德蒙德著作里面将行列式展开为若干个较小的行列式之和的方法,发展出子式的概念。一年后,约瑟夫•拉格朗日发现了的行列式与空间中体积的联系。他发现:原点和空间中三个点所构成的四面体的体积,是它们的坐标所组成的行列式的六分之一。

行列式在大部分欧洲语言中被称为“determinant”(某些语言中词尾加e或o,或变成s),这个称呼最早是由卡尔•弗里德里希•高斯在他的《算术研究》中引入的。这个称呼的词根有“决定”意思,因为在高斯的使用中,行列式能够决定二次曲线的性质。在同一本着作中,高斯还叙述了一种通过系数之间加减来求解多元一次方程组的方法,也就是现在的高斯消元法。

行列式的现代概念

进入十九世纪后,行列式理论进一步得到发展和完善。奥古斯丁•路易•柯西在1812年首先将“determinant”一词用来表示十八世纪出现的行列式,此前高斯只不过将这个词限定在二次曲线所对应的系数行列式中。柯西也是最早将行列式排成方阵并将其元素用双重下标表示的数学家(垂直线记法是阿瑟•凯莱在1841年率先使用的)柯西还证明了行列式行列式的性质(实际上是矩阵乘法),这个定理曾经在雅克•菲利普•玛利•比内的书中出现过,但没有证明。

十九世纪五十年代,凯莱和詹姆斯•约瑟夫•西尔维斯特将矩阵的概念引入数学研究中[12]。行列式和矩阵之间的密切关系使得矩阵论蓬勃发展的同时也带来了许多关于行列式的新结果,例如阿达马不等式、正交行列式、对称行列式等等。

与此同时,行列式也被应用于各种领域中。高斯在二次曲线和二次型的研究中使用行列式作为二次曲线和二次型划归为标准型时的判别依据。之后,卡尔•魏尔斯特拉斯和西尔维斯特又完善了二次型理论,研究了解析失败 (PNG 转换失败; 请检查是否正确安装了 latex, dvips, gs 和 convert): \lambda 矩阵的行列式以及初等因子。行列式被用于多重函数的积分大约始于十九世纪三十年代。1832年至1833年间卡尔•雅可比发现了一些特殊结果,1839年,欧仁•查尔•卡塔兰发现了所谓的雅可比行列式。1841年,雅可比发表了一篇关于函数行列式的论文,讨论函数的线性相关性与雅可比行列式的关系

现代的行列式概念最早在19世纪末传入中国。1899年,华蘅芳和英国传教士傅兰雅合译了《算式解法》十四卷,其中首次将行列式翻译成“定准数”。1909年顾澄在著作中称之为“定列式”。1935年8月,中国数学会审查各种术语译名,9月教育部公布的《数学名词》中正式将译名定为“行列式”。其后“行列式”作为译名沿用至今。

行列式的直观定义

一个n阶方块矩阵A的行列式可直观地定义如下:

其中,Sn是集合{1,2,...,n}上置换的全体,即集合{1,2,...,n}到自身上的一一映射(双射)的全体;

表示对S全部元素的求和,即对于每个σ∈S,在加法算式中出现一次;对每一个满足1≤i,j≤n的数对(i,j),ai,j是矩阵A的第i行第j列的元素。

σ表示置换σ∈Sn的置换的奇偶性,具体地说,满足1≤iσ(j)的有序数对(i,j)称为σ的一个逆序。

如果σ的逆序共有偶数个,则sgn(σ) = 1,如果共有奇数个,则sgn(σ) = − 1。

举例来说,对于3元置换σ=(2,3,1)(即是说σ(1)=2,σ(2)=3,σ(3)=1而言,由于1在2后,1在3后,所以共有2个逆序(偶数个),因此sgn(σ) = 1,从而3阶行列式中项a1,2a2,3a3,1的符号是正的。但对于三元置换σ=(3,2,1)(即是说σ=3,σ=2,σ=1)而言,可以数出共有3个逆序(奇数个),因此sgn(σ) = − 1,从而3阶行列式中项a1,3a2,2a3,1的符号是负号。

注意到对于任意正整数n,S_n共拥有n个元素,因此上式中共有n个求和项,即这是一个有限多次的求和。

对于简单的2阶和3阶的矩阵,行列式的表达式相对简单,而且恰好是每条主对角线(左上至右下)元素乘积之和减去每条副对角线(右上至左下)元素乘积之和(见图1中红线和蓝线)。

σ表示置换σ∈Sn的置换的奇偶性,具体地说,满足1≤iσ(j)的有序数对(i,j)称为σ的一个逆序。

如果σ的逆序共有偶数个,则sgn(σ) = 1,如果共有奇数个,则sgn(σ) = − 1。

举例来说,对于3元置换σ=(2,3,1)(即是说σ(1)=2,σ(2)=3,σ(3)=1而言,由于1在2后,1在3后,所以共有2个逆序(偶数个),因此sgn(σ) = 1,从而3阶行列式中项a1,2a2,3a3,1的符号是正的。但对于三元置换σ=(3,2,1)(即是说σ=3,σ=2,σ=1)而言,可以数出共有3个逆序(奇数个),因此sgn(σ) = − 1,从而3阶行列式中项a1,3a2,2a3,1的符号是负号。

注意到对于任意正整数n,S_n共拥有n个元素,因此上式中共有n个求和项,即这是一个有限多次的求和。

对于简单的2阶和3阶的矩阵,行列式的表达式相对简单,而且恰好是每条主对角线(左上至右下)元素乘积之和减去每条副对角线(右上至左下)元素乘积之和(见图1中红线和蓝线)。

2阶矩阵的行列式:

3阶矩阵的行列式:

但对于阶数n≥4的方阵A,这样的主对角线和副对角线分别只有n条,由于A的主、副对角线总条数 = 2n < (n − 1)n < n! = Sn的元素个数

因此,行列式的相加项中除了这样的对角线乘积之外,还有其他更多的项。例如4阶行列式中,项a1,2a2,3a3,1a4,4就不是任何对角线的元素乘积。不过,和2、3阶行列式情况相同的是,n阶行列式中的每一项仍然是从矩阵中选取n个元素相乘得到,且保证在每行和每列中都恰好只选取一个元素,而整个行列式恰好将所有这样的选取方法遍历一次。

另外,n×n矩阵的每一行或每一列也可以看成是一个n元向量,这时矩阵的行列式也被称为这n个n元向量组成的向量组的行列式

一个n维行向量乘以一个n维列向量是一个数,或者可以看成一个1*1的矩阵。一个n维列向量乘以一个n维行向量得到一个n*n的矩阵,这个矩阵的秩是1(若行向量和列向量都不为零向量)。因为假设a为一个n维列向量,b=[b1,b2,...,bn] 为一个n维行向量,则a*b=a*[b1,b2,...,bn]=[a*b1,a*b2,...,a*bn],可以看出各列之间是线性相关的(都是a乘以一个数),所以若a和b都不为0向量时,a*b是一个秩为1的n*n的矩阵。所以当然不是所有的行列式都可以表示成一个行向量和一个列向量的乘积的形式。但是,任意非零矩阵都可以表示成若干个秩1矩阵的和,而秩1矩阵都可以表示为一个列向量乘以一个行向量,所以可以表示为sum_{i=0}^m a_i*b_i 的形式,其中a_i为列向量,b_i为行向量。

论文引用他人文献列入重复行列

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一般标注了引用部分的话就不算重复,但是每个查重软件的计算方法不同,所以具体的计算要看查重报告。

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行列式发展史的论文参考文献

行列式

行列式在数学中,是一个函数,其定义域为det的矩阵A,取值为一个标量,写作det(A)或 | A | 。无论是在线性代数、多项式理论,还是在微积分学中(比如说换元积分法中),行列式作为基本的数学工具,都有着重要的应用。

行列式可以看做是有向面积或体积的概念在一般的欧几里得空间中的推广。或者说,在 n 维欧几里得空间中,行列式描述的是一个线性变换对“体积”所造成的影响。

数学定义

n阶行列式

是由排成n阶方阵形式的n²个数aij(i,j=1,2,...,n)确定的一个数,其值为n!项之和

式中k1,k2,...,kn是将序列1,2,...,n的元素次序交换k次所得到的一个序列,Σ号表示对k1,k2,...,kn取遍1,2,...,n的一切排列求和,那末数D称为n阶方阵相应的行列式.例如,四阶行列式是4!个形为

的项的和,而其中a13a21a34a42相应于k=3,即该项前端的符号应为

(-1)3.

若n阶方阵A=(aij),则A相应的行列式D记作

D=|A|=detA=det(aij)

若矩阵A相应的行列式D=0,称A为奇异矩阵,否则称为非奇异矩阵.

标号集:序列1,2,...,n中任取k个元素i1,i2,...,ik满足

1≤i1

i1,i2,...,ik构成{1,2,...,n}的一个具有k个元素的子列,{1,2,...,n}的具有k个元素的满足(1)的子列的全体记作C(n,k),显然C(n,k)共有  个子列.因此C(n,k)是一个具有个元素的标号集,C(n,k)的元素记作σ,τ,...,σ∈C(n,k)表示

σ={i1,i2,...,ik}

是{1,2,...,n}的满足(1)的一个子列.若令τ={j1,j2,...,jk}∈C(n,k),则σ=τ表示i1=j1,i2=j2,...,ik=jk。

性质

①行列式A中某行(或列)用同一数k乘,其结果等于kA。

②行列式A等于其转置行列式AT(AT的第i行为A的第i列)。

③若n阶行列式|αij|中某行(或列);行列式则|αij|是两个行列式的和,这两个行列式的第i行(或列),一个是b1,b2,…,bn;另一个是с1,с2,…,сn;其余各行(或列)上的元与|αij|的完全一样。

④行列式A中两行(或列)互换,其结果等于-A。 ⑤把行列式A的某行(或列)中各元同乘一数后加到另一行(或列)中各对应元上,结果仍然是A。

什么是行列式

行列式是数学中的一个函数,将一个的矩阵A映射到一个纯量,记作det(A)或 | A | 。行列式可以看做是有向面积或体积的概念在一般的欧几里得空间中的推广。或者说,在n维度空间中,行列式描述的是一个线性变换对“体积”所造成的影响。无论是在线性代数、多项式理论,还是在微积分学中(比如说换元积分法中),行列式作为基本的数学工具,都有着重要的应用。

行列式概念最早出现在解线性方程组的过程中。十七世纪晚期,关孝和与莱布尼茨的著作中已经使用行列式来确定线性方程组解的个数以及形式。十八世纪开始,行列式开始作为独立的数学概念被研究。十九世纪以后,行列式理论进一步得到发展和完善。矩阵概念的引入使得更多有关行列式的性质被发现,行列式在许多领域都逐渐显现出重要的意义和作用,出现了线性自同态和向量组的行列式的定义。

行列式的特性可以被概括为一个多线性形式,这个本质使得行列式在欧几里德空间中可以成为描述“体积”的函数

行列式的竖直线记法

矩阵A的行列式有时也记作|A|。绝对值和范数|矩阵范数也使用这个记法,有可能和行列式的记法混淆。不过矩阵范数通常以双垂直线来表示(如:),且可以使用下标。此外,矩阵的绝对值是没有定义的。因此,行列式经常使用垂直线记法(例如:克莱姆法则和子式)。例如,一个矩阵:

行列式det(A)也写作 | A | ,或明确的写作:

即把矩阵的方括号以细长的垂直线取代

行列式的历史

行列式的概念最初是伴随着方程组的求解而发展起来的。行列式的提出可以追溯到十七世纪,最初的雏形由日本数学家关孝和与德国数学家戈特弗里德•莱布尼茨各自独立得出,时间大致相同。

行列式的早期研究

关孝和在《解伏题之法》中首次运用行列式的概念。1545年,卡当在著作《大术》中给出了一种解两个一次方程组的方法。他把这种方法称为“母法”。这种方法和后来的克莱姆法则已经很相似了,但卡当并没有给出行列式的概念。

1683年,日本数学家关孝和在其著作《解伏题之法》中首次引进了行列式的概念。书中出现了、乃至的行列式,行列式被用来求解高次方程组。

1693年,德国数学家莱布尼茨开始使用指标数的系统集合来表示有三个未知数的三个一次方程组的系数。他从三个方程的系统中消去了两个未知量后得到一个行列式。这个行列式不等于零,就意味着有一组解同时满足三个方程。[5]由于当时没有矩阵的概念,莱布尼茨将行列式中元素的位置用数对来表示:代表第i行第j列。莱布尼茨对行列式的研究成果中已经包括了行列式行列式的展开和克莱姆法则,但这些结果在当时并不为人所知。

任意阶数的行列式

1730年,苏格兰数学家科林•麦克劳林在他的《论代数》中已经开始阐述行列式的理论,记载了用行列式解二元、三元和四元一次方程的方法,并给出了四元一次方程组的一般解的正确形式,尽管这本书直到麦克劳林逝世两年后(1748年)才得以出版。

1750年,瑞士的加布里尔•克拉默首先在他的《代数曲线分析引论》给出了n元一次方程组求解的法则,用于确定经过五个点的一般二次曲线的系数,但并没有给出证明。[8]其中行列式的计算十分复杂,因为是定义在置换的奇偶性上的。

此后,关于行列式的研究逐渐增多。1764年,法国的艾蒂安•贝祖的论文中关于行列式的计算方法的研究简化了克莱姆法则,给出了用结式来判别线性方程组的方法[10]同是法国人的亚历山德•西奥菲勒•范德蒙德则在1771年的论着中第一个将行列式和解方程理论分离,对行列式单独作出阐述。这是数学家们开始对行列式本身进行研究的开端。

1772年,皮埃尔-西蒙•拉普拉斯在论文《对积分和世界体系的探讨》中推广了范德蒙德著作里面将行列式展开为若干个较小的行列式之和的方法,发展出子式的概念。一年后,约瑟夫•拉格朗日发现了的行列式与空间中体积的联系。他发现:原点和空间中三个点所构成的四面体的体积,是它们的坐标所组成的行列式的六分之一。

行列式在大部分欧洲语言中被称为“determinant”(某些语言中词尾加e或o,或变成s),这个称呼最早是由卡尔•弗里德里希•高斯在他的《算术研究》中引入的。这个称呼的词根有“决定”意思,因为在高斯的使用中,行列式能够决定二次曲线的性质。在同一本着作中,高斯还叙述了一种通过系数之间加减来求解多元一次方程组的方法,也就是现在的高斯消元法。

行列式的现代概念

进入十九世纪后,行列式理论进一步得到发展和完善。奥古斯丁•路易•柯西在1812年首先将“determinant”一词用来表示十八世纪出现的行列式,此前高斯只不过将这个词限定在二次曲线所对应的系数行列式中。柯西也是最早将行列式排成方阵并将其元素用双重下标表示的数学家(垂直线记法是阿瑟•凯莱在1841年率先使用的)柯西还证明了行列式行列式的性质(实际上是矩阵乘法),这个定理曾经在雅克•菲利普•玛利•比内的书中出现过,但没有证明。

十九世纪五十年代,凯莱和詹姆斯•约瑟夫•西尔维斯特将矩阵的概念引入数学研究中[12]。行列式和矩阵之间的密切关系使得矩阵论蓬勃发展的同时也带来了许多关于行列式的新结果,例如阿达马不等式、正交行列式、对称行列式等等。

与此同时,行列式也被应用于各种领域中。高斯在二次曲线和二次型的研究中使用行列式作为二次曲线和二次型划归为标准型时的判别依据。之后,卡尔•魏尔斯特拉斯和西尔维斯特又完善了二次型理论,研究了解析失败 (PNG 转换失败; 请检查是否正确安装了 latex, dvips, gs 和 convert): \lambda 矩阵的行列式以及初等因子。行列式被用于多重函数的积分大约始于十九世纪三十年代。1832年至1833年间卡尔•雅可比发现了一些特殊结果,1839年,欧仁•查尔•卡塔兰发现了所谓的雅可比行列式。1841年,雅可比发表了一篇关于函数行列式的论文,讨论函数的线性相关性与雅可比行列式的关系

现代的行列式概念最早在19世纪末传入中国。1899年,华蘅芳和英国传教士傅兰雅合译了《算式解法》十四卷,其中首次将行列式翻译成“定准数”。1909年顾澄在著作中称之为“定列式”。1935年8月,中国数学会审查各种术语译名,9月教育部公布的《数学名词》中正式将译名定为“行列式”。其后“行列式”作为译名沿用至今。

行列式的直观定义

一个n阶方块矩阵A的行列式可直观地定义如下:

其中,Sn是集合{1,2,...,n}上置换的全体,即集合{1,2,...,n}到自身上的一一映射(双射)的全体;

表示对S全部元素的求和,即对于每个σ∈S,在加法算式中出现一次;对每一个满足1≤i,j≤n的数对(i,j),ai,j是矩阵A的第i行第j列的元素。

σ表示置换σ∈Sn的置换的奇偶性,具体地说,满足1≤iσ(j)的有序数对(i,j)称为σ的一个逆序。

如果σ的逆序共有偶数个,则sgn(σ) = 1,如果共有奇数个,则sgn(σ) = − 1。

举例来说,对于3元置换σ=(2,3,1)(即是说σ(1)=2,σ(2)=3,σ(3)=1而言,由于1在2后,1在3后,所以共有2个逆序(偶数个),因此sgn(σ) = 1,从而3阶行列式中项a1,2a2,3a3,1的符号是正的。但对于三元置换σ=(3,2,1)(即是说σ=3,σ=2,σ=1)而言,可以数出共有3个逆序(奇数个),因此sgn(σ) = − 1,从而3阶行列式中项a1,3a2,2a3,1的符号是负号。

注意到对于任意正整数n,S_n共拥有n个元素,因此上式中共有n个求和项,即这是一个有限多次的求和。

对于简单的2阶和3阶的矩阵,行列式的表达式相对简单,而且恰好是每条主对角线(左上至右下)元素乘积之和减去每条副对角线(右上至左下)元素乘积之和(见图1中红线和蓝线)。

σ表示置换σ∈Sn的置换的奇偶性,具体地说,满足1≤iσ(j)的有序数对(i,j)称为σ的一个逆序。

如果σ的逆序共有偶数个,则sgn(σ) = 1,如果共有奇数个,则sgn(σ) = − 1。

举例来说,对于3元置换σ=(2,3,1)(即是说σ(1)=2,σ(2)=3,σ(3)=1而言,由于1在2后,1在3后,所以共有2个逆序(偶数个),因此sgn(σ) = 1,从而3阶行列式中项a1,2a2,3a3,1的符号是正的。但对于三元置换σ=(3,2,1)(即是说σ=3,σ=2,σ=1)而言,可以数出共有3个逆序(奇数个),因此sgn(σ) = − 1,从而3阶行列式中项a1,3a2,2a3,1的符号是负号。

注意到对于任意正整数n,S_n共拥有n个元素,因此上式中共有n个求和项,即这是一个有限多次的求和。

对于简单的2阶和3阶的矩阵,行列式的表达式相对简单,而且恰好是每条主对角线(左上至右下)元素乘积之和减去每条副对角线(右上至左下)元素乘积之和(见图1中红线和蓝线)。

2阶矩阵的行列式:

3阶矩阵的行列式:

但对于阶数n≥4的方阵A,这样的主对角线和副对角线分别只有n条,由于A的主、副对角线总条数 = 2n < (n − 1)n < n! = Sn的元素个数

因此,行列式的相加项中除了这样的对角线乘积之外,还有其他更多的项。例如4阶行列式中,项a1,2a2,3a3,1a4,4就不是任何对角线的元素乘积。不过,和2、3阶行列式情况相同的是,n阶行列式中的每一项仍然是从矩阵中选取n个元素相乘得到,且保证在每行和每列中都恰好只选取一个元素,而整个行列式恰好将所有这样的选取方法遍历一次。

另外,n×n矩阵的每一行或每一列也可以看成是一个n元向量,这时矩阵的行列式也被称为这n个n元向量组成的向量组的行列式

范德蒙行列式的国内外正处于研究中。行列式是一个重要的数学工具,它不仅有着悠久的历史,更具有广泛的应用.范德蒙行列式是数学家范德蒙在1772年提出的,作为一种特殊的行列式--范德蒙行列式不仅结构独特、形式优美,而且具有十分广泛的应用.正确的掌握使用范德蒙行列式解题可以达到事半功倍的效果,利用范德蒙行列式解题的本质在于化复杂为简单,化繁琐为简便然而要正确、适当的构造和应用范德蒙行列式去有效解决问题绝非易事.因此,本毕业论文从计算行列式、求解n阶k循环行列式、解决多项式的求根问题、解答向量的线性相关性问题、解答整除问题和解答微积分问题六个方面较为系统的探讨了范德蒙行列式的应用,并对方法和技巧作了一点总结,希望帮助初学者更好的理解和掌握范德蒙行列式及其广泛的应用。

线性代数是高等代数的一大分支。我们知道一次方程叫做线性方程,讨论线性方程及线性运算的代数就叫做线性代数。在线性代数中最重要的内容就是行列式和矩阵。行列式和矩阵在十九世纪受到很大的注意 , 而且写了成千篇关于这两个课题的文章。向量的概念 , 从数学的观点来看不过是有序三元数组的一个集合 , 然而它以力或速度作为直接的物理意义 , 并且数学上用它能立刻写出 物理上所说的事情。向量用于梯度 , 散度 , 旋度就更有说服力。同样 , 行列式和矩阵如导数一样(虽然 dy/dx 在数学上不过是一个符号 , 表示包括△y/△x的极限的长式子 , 但导数本身是一个强有力的概念 , 能使我们直接而创造性地想象物理上发生的事情)。因此,虽然表面上看,行列式和矩阵不过是一种语言或速记,但它的大多数生动的概念能对新的思想领域提供钥匙。然而已经证明这两个概念是数学物理上高度有用的工具。 线性代数学科和矩阵理论是伴随着线性系统方程系数研究而引入和发展的。 行列式的概念最早是由十七世纪日本数学家关孝和提出来的,他在 1683 年写了一部叫做《解伏题之法》的著作,意思是 “ 解行列式问题的方法 ” ,书里对行列式的概念和它的展开已经有了清楚的叙述。欧洲第一个提出行列式概念的是德国的数学家, 微积分学奠基人之一 莱布 尼 兹 ( Leibnitz , 1693 年) 。 1750 年 克莱姆( Cramer ) 在他的《线性代数分析导言》( Introduction d l'analyse des lignes courbes alge'briques )中 发表了求解线性系统方程的重要基本公式(既人们熟悉的 Cramer 克莱姆法则)。 1764 年 , Bezout 把确定行列式每一项的符号的手续系统化了。对给定了含 n 个未知量的 n 个齐次线性方程 , Bezout 证明了系数行列式等于零是这方程组有非零解的条件。 Vandermonde 是第一个对行列式理论进行系统的阐述 ( 即把行列 ' 式理论与线性方程组求解相分离 ) 的人。并且给出了一条法则,用二阶子式和它们的余子式来展开行列式。就对行列式本身进行研究这一点而言,他是这门理论的奠基人。 Laplace 在 1772 年的论文《对积分和世界体系的探讨》中 , 证明了 Vandermonde 的一些规则 , 并推广了他的展开行列式的方法 , 用 r 行中所含的子式和它们的余子式的集合来展开行列式,这个方法现在仍然以他的名字命名。 德国数学家雅可比( Jacobi )也于 1841 年总结并提出了行列式的系统理论。另一个研究行列式的是法国最伟大的数学家 柯西 (Cauchy) ,他大大发展了行列式的理论,在行列式的记号中他把元素排成方阵并首次采用了双重足标的新记法,与此同时发现两行列式相乘的公式及改进并证明了 laplace 的展开定理。相对而言,最早利用矩阵概念的是 拉格朗日( Lagrange ) 在 1700 年后的双线性型工作中体现的。拉格朗日期望了解多元函数的最大、最小值问题,其方法就是人们知道的拉格朗日迭代法。为了完成这些,他首先需要一阶偏导数为 0 ,另外还要有二阶偏导数矩阵的条件。这个条件就是今天所谓的正、负的定义。尽管拉格朗日没有明确地提出利用矩阵。 高斯( Gauss ) 大约在 1800 年提出了高斯消元法并用它解决了天体计算和后来的地球表面测量计算中的最小二乘法问题。(这种涉及测量、求取地球形状或当地精确位置的应用数学分支称为测地学。)虽然高斯由于这个技术成功地消去了线性方程的变量而出名,但早在几世纪中国人的手稿中就出现了解释如何运用“高斯”消去的方法求解带有三个未知量的三方程系统。在当时的几年里,高斯消去法一直被认为是测地学发展的一部分,而不是数学。而高斯 - 约当消去法则最初是出现在由 Wilhelm Jordan 撰写的测地学手册中。许多人把著名的数学家 Camille Jordan 误认为是“高斯 - 约当”消去法中的约当。 矩阵代数的丰富发展,人们需要有合适的符号和合适的矩阵乘法定义。二者要在大约同一时间和同一地点相遇。 1848 年英格兰的 . Sylvester 首先提出了矩阵这个词,它来源于拉丁语,代表一排数。 1855 年矩阵代数得到了 Arthur Cayley 的工作培育。 Cayley 研究了线性变换的组成并提出了矩阵乘法的定义,使得复合变换 ST 的系数矩阵变为矩阵 S 和矩阵 T 的乘积。他还进一步研究了那些包括矩阵逆在内的代数问题。著名的 Cayley- Hamilton 理论即断言一个矩阵的平方就是它的特征多项式的根,就是由 Cayley 在 1858 年在他的矩阵理论文集中提出的。利用单一的字母 A 来表示矩阵是对矩阵代数发展至关重要的。在发展的早期公式 det( AB ) = det( A )det( B ) 为矩阵代数和行列式间提供了一种联系。 数学家 Cauchy 首先给出了特征方程的术语,并证明了阶数超过 3 的矩阵有特征值及任意阶实对称行列式都有实特征值;给出了相似矩阵的概念,并证明了相似矩阵有相同的特征值;研究了代换理论, 数学家试图研究向量代数,但在任意维数中并没有两个向量乘积的自然定义。第一个涉及一个不可交换向量积(既 v x w 不等于 w x v )的向量代数是由 Hermann Grassmann 在他的《线性扩张论》( Die lineale Ausdehnungslehre ) 一 书中提出的。 (1844) 。他的观点还被引入一个列矩阵和一个行矩阵的乘积中,结果就是现在称之为秩数为 1 的矩阵,或简单矩阵。在 19 世纪末美国数学物理学家 Willard Gibbs 发表了关于《向量分析基础》 ( Elements of Vector Analysis ) 的著名论述。其后物理学家 P. A. M. Dirac 提出了行向量和列向量的乘积为标量。我们习惯的列矩阵和向量都是在 20 世纪由物理学家给出的。 矩阵的发展是与线性变换密切相连的。到 19 世纪它还仅占线性变换理论形成中有限的空间。现代向量空间的定义是由 Peano 于 1888 年提出的。二次世界大战后随着现代数字计算机的发展,矩阵又有了新的含义,特别是在矩阵的数值分析等方面。 由于计算机的飞速发展和广泛应用,许多实际问题可以通过离散化的数值计算得到定量的解决。于是作为处理离散问题的线性代数,成为从事科学研究和工程设计的科技人员必备的数学基础。

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