《高等代数学》(姚慕生),习题1.2:三阶行列式
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- 题前注
- 1. 计算下列行列式:
(1) ∣23−502−100−2∣\left| \begin{matrix} 2 & 3 & -5 \\ 0 & 2 & -1 \\ 0 & 0 & -2 \\\end{matrix} \right|∣∣∣∣∣∣200320−5−1−2∣∣∣∣∣∣;(2) ∣012211−131∣\left| \begin{matrix} 0 & 1 & 2 \\ 2 & 1 & 1 \\ -1 & 3 & 1 \\\end{matrix} \right|∣∣∣∣∣∣02−1113211∣∣∣∣∣∣. - 2. 计算下列行列式:
(1) ∣123246−37−2∣\left| \begin{matrix} 1 & 2 & 3 \\ 2 & 4 & 6 \\ -3 & 7 & -2 \\\end{matrix} \right|∣∣∣∣∣∣12−324736−2∣∣∣∣∣∣;(2) ∣024211−131∣\left| \begin{matrix} 0 & 2 & 4 \\ 2 & 1 & 1 \\ -1 & 3 & 1 \\\end{matrix} \right|∣∣∣∣∣∣02−1213411∣∣∣∣∣∣. - 3. 计算下列行列式:
(1) ∣xyzx+1y+1z+1x+2y+2z+2∣\left| \begin{matrix} x & y & z \\ x+1 & y+1 & z+1 \\ x+2 & y+2 & z+2 \\\end{matrix} \right|∣∣∣∣∣∣xx+1x+2yy+1y+2zz+1z+2∣∣∣∣∣∣;(2) ∣xx2+1−10−xex100∣\left| \begin{matrix} x & {{x}^{2}}+1 & -1 \\ 0 & -x & {{e}^{x}} \\ 1 & 0 & 0 \\\end{matrix} \right|∣∣∣∣∣∣x01x2+1−x0−1ex0∣∣∣∣∣∣. - 4. 解下列方程:
(1) ∣1231x315−2∣=0\left| \begin{matrix} 1 & 2 & 3 \\ 1 & x & 3 \\ 1 & 5 & -2 \\\end{matrix} \right|=0∣∣∣∣∣∣1112x533−2∣∣∣∣∣∣=0;(2)∣x−21−2221−111∣=0\left| \begin{matrix} x-2 & 1 & -2 \\ 2 & 2 & 1 \\ -1 & 1 & 1 \\\end{matrix} \right|=0∣∣∣∣∣∣x−22−1121−211∣∣∣∣∣∣=0. - 5. 用行列式解下列三元一次方程组:
(1) {x1−x2+x3=2,x1+2x2=1,x1−x3=4.\left\{ \begin{aligned} & {{x}_{1}}-{{x}_{2}}+{{x}_{3}}=2, \\ & {{x}_{1}}+2{{x}_{2}}=1, \\ & {{x}_{1}}-{{x}_{3}}=4. \\ \end{aligned} \right.⎩⎪⎨⎪⎧x1−x2+x3=2,x1+2x2=1,x1−x3=4. (2) {x+y+z=0,2x−5y−3z=10,4x+8y+2z=4.\left\{ \begin{aligned} & x+y+z=0, \\ & 2x-5y-3z=10, \\ & 4x+8y+2z=4. \\ \end{aligned} \right.⎩⎪⎨⎪⎧x+y+z=0,2x−5y−3z=10,4x+8y+2z=4.
题前注
以下凡涉及三阶行列式的展开皆沿用P9的定义式(即按第一列展开):
∣A∣=a11M11−a21M21+a31M31,\left| A \right|={{a}_{11}}{{M}_{11}}-{{a}_{21}}{{M}_{21}}+{{a}_{31}}{{M}_{31}},∣A∣=a11M11−a21M21+a31M31,
其中
∣A∣=∣a11a12a13a21a22a23a31a32a33∣.\left| A \right|=\left| \begin{matrix} {{a}_{11}} & {{a}_{12}} & {{a}_{13}} \\ {{a}_{21}} & {{a}_{22}} & {{a}_{23}} \\ {{a}_{31}} & {{a}_{32}} & {{a}_{33}} \\ \end{matrix} \right|.∣A∣=∣∣∣∣∣∣a11a21a31a12a22a32a13a23a33∣∣∣∣∣∣.
1. 计算下列行列式:
(1) ∣23−502−100−2∣\left| \begin{matrix} 2 & 3 & -5 \\ 0 & 2 & -1 \\ 0 & 0 & -2 \\\end{matrix} \right|∣∣∣∣∣∣200320−5−1−2∣∣∣∣∣∣;(2) ∣012211−131∣\left| \begin{matrix} 0 & 1 & 2 \\ 2 & 1 & 1 \\ -1 & 3 & 1 \\\end{matrix} \right|∣∣∣∣∣∣02−1113211∣∣∣∣∣∣.
解
- 该行列式是上三角行列式,因此直接有
∣23−502−100−2∣=2×2×(−2)=−8.\left| \begin{matrix} 2 & 3 & -5 \\ 0 & 2 & -1 \\ 0 & 0 & -2 \\ \end{matrix} \right|=2\times 2\times \left( -2 \right)=-8.∣∣∣∣∣∣200320−5−1−2∣∣∣∣∣∣=2×2×(−2)=−8.
∣012211−131∣→=2r3→r2∣012073−131∣=(−1)×∣1273∣=11.\left| \begin{matrix} 0 & 1 & 2 \\ 2 & 1 & 1 \\ -1 & 3 & 1 \\ \end{matrix} \right|\xrightarrow[=]{2r_3 \to r_2} \left| \begin{matrix} 0 & 1 & 2 \\ 0 & 7 & 3 \\ -1 & 3 & 1 \\ \end{matrix} \right|=\left( -1 \right)\times \left| \begin{matrix} 1 & 2 \\ 7 & 3 \\ \end{matrix} \right|=11.∣∣∣∣∣∣02−1113211∣∣∣∣∣∣2r3→r2=∣∣∣∣∣∣00−1173231∣∣∣∣∣∣=(−1)×∣∣∣∣1723∣∣∣∣=11.
2. 计算下列行列式:
(1) ∣123246−37−2∣\left| \begin{matrix} 1 & 2 & 3 \\ 2 & 4 & 6 \\ -3 & 7 & -2 \\\end{matrix} \right|∣∣∣∣∣∣12−324736−2∣∣∣∣∣∣;(2) ∣024211−131∣\left| \begin{matrix} 0 & 2 & 4 \\ 2 & 1 & 1 \\ -1 & 3 & 1 \\\end{matrix} \right|∣∣∣∣∣∣02−1213411∣∣∣∣∣∣.
解
- 观察到第二行恰好是第一行的222倍,于是直接有
∣123246−37−2∣=0.\left| \begin{matrix} 1 & 2 & 3 \\ 2 & 4 & 6 \\ -3 & 7 & -2 \\ \end{matrix} \right|=0.∣∣∣∣∣∣12−324736−2∣∣∣∣∣∣=0. - 借助第1题的第(2)问,直接有
∣024211−131∣=2×∣012211−131∣=22.\left| \begin{matrix} 0 & 2 & 4 \\ 2 & 1 & 1 \\ -1 & 3 & 1 \\ \end{matrix} \right|=2\times \left| \begin{matrix} 0 & 1 & 2 \\ 2 & 1 & 1 \\ -1 & 3 & 1 \\ \end{matrix} \right|=22.∣∣∣∣∣∣02−1213411∣∣∣∣∣∣=2×∣∣∣∣∣∣02−1113211∣∣∣∣∣∣=22.
3. 计算下列行列式:
(1) ∣xyzx+1y+1z+1x+2y+2z+2∣\left| \begin{matrix} x & y & z \\ x+1 & y+1 & z+1 \\ x+2 & y+2 & z+2 \\\end{matrix} \right|∣∣∣∣∣∣xx+1x+2yy+1y+2zz+1z+2∣∣∣∣∣∣;(2) ∣xx2+1−10−xex100∣\left| \begin{matrix} x & {{x}^{2}}+1 & -1 \\ 0 & -x & {{e}^{x}} \\ 1 & 0 & 0 \\\end{matrix} \right|∣∣∣∣∣∣x01x2+1−x0−1ex0∣∣∣∣∣∣.
解
- 观察到第二、三行恰好同第一行各相差常数111,222,于是有
∣xyzx+1y+1z+1x+2y+2z+2∣→∣xyz111222∣=r3=2r20.\left| \begin{matrix} x & y & z \\ x+1 & y+1 & z+1 \\ x+2 & y+2 & z+2 \\ \end{matrix} \right|\to \left| \begin{matrix} x & y & z \\ 1 & 1 & 1 \\ 2 & 2 & 2 \\ \end{matrix} \right|\xlongequal{r_3 = 2r_2}0.∣∣∣∣∣∣xx+1x+2yy+1y+2zz+1z+2∣∣∣∣∣∣→∣∣∣∣∣∣x12y12z12∣∣∣∣∣∣r3=2r20.
∣xx2+1−10−xex100∣→×(−1)r1↔r3,然后转置−∣10x0−xx2+10ex−1∣=−1⋅∣−xx2+1ex−1∣=ex(x2+1)−x.\left| \begin{matrix} x & {{x}^{2}}+1 & -1 \\ 0 & -x & {{e}^{x}} \\ 1 & 0 & 0 \\ \end{matrix} \right|\xrightarrow[\times(-1)]{r_1 \leftrightarrow r_3,然后转置} -\left| \begin{matrix} 1 & 0 & x \\ 0 & -x & {{x}^{2}}+1 \\ 0 & {{e}^{x}} & -1 \\ \end{matrix} \right| =-1\centerdot \left| \begin{matrix} -x & {{x}^{2}}+1 \\ {{e}^{x}} & -1 \\ \end{matrix} \right|={{e}^{x}}\left( {{x}^{2}}+1 \right)-x.∣∣∣∣∣∣x01x2+1−x0−1ex0∣∣∣∣∣∣r1↔r3,然后转置×(−1)−∣∣∣∣∣∣1000−xexxx2+1−1∣∣∣∣∣∣=−1⋅∣∣∣∣−xexx2+1−1∣∣∣∣=ex(x2+1)−x.
4. 解下列方程:
(1) ∣1231x315−2∣=0\left| \begin{matrix} 1 & 2 & 3 \\ 1 & x & 3 \\ 1 & 5 & -2 \\\end{matrix} \right|=0∣∣∣∣∣∣1112x533−2∣∣∣∣∣∣=0;(2)∣x−21−2221−111∣=0\left| \begin{matrix} x-2 & 1 & -2 \\ 2 & 2 & 1 \\ -1 & 1 & 1 \\\end{matrix} \right|=0∣∣∣∣∣∣x−22−1121−211∣∣∣∣∣∣=0.
解
1.
∣1231x315−2∣→=−r1→r2,−r1→r3∣1230x−2003−5∣=1⋅∣x−203−5∣=−5(x−2)=0.⇒x=2.\begin{aligned} & \left| \begin{matrix} 1 & 2 & 3 \\ 1 & x & 3 \\ 1 & 5 & -2 \\ \end{matrix} \right|\xrightarrow[=]{-r_1\to r_2,-r_1\to r_3} \left| \begin{matrix} 1 & 2 & 3 \\ 0 & x-2 & 0 \\ 0 & 3 & -5 \\ \end{matrix} \right|=1\centerdot \left| \begin{matrix} x-2 & 0 \\ 3 & -5 \\ \end{matrix} \right|=-5\left( x-2 \right)=0.\text{ } \\ & \Rightarrow \text{ }x=2. \\ \end{aligned}∣∣∣∣∣∣1112x533−2∣∣∣∣∣∣−r1→r2,−r1→r3=∣∣∣∣∣∣1002x−2330−5∣∣∣∣∣∣=1⋅∣∣∣∣x−230−5∣∣∣∣=−5(x−2)=0. ⇒ x=2.
2.
∣x−21−2221−111∣→×(−1)c1↔c3∣−21x−212211−1∣→=2r3→r1,−r3→r2∣03x−401311−1∣=1⋅∣3x−413∣=9−(x−4)=0.⇒x=13.\begin{aligned} & \left| \begin{matrix} x-2 & 1 & -2 \\ 2 & 2 & 1 \\ -1 & 1 & 1 \\ \end{matrix} \right|\xrightarrow[\times(-1)]{c_1 \leftrightarrow c_3} \left| \begin{matrix} -2 & 1 & x-2 \\ 1 & 2 & 2 \\ 1 & 1 & -1 \\ \end{matrix} \right|\xrightarrow[=]{2r_3 \to r_1,-r_3 \to r_2} \left| \begin{matrix} 0 & 3 & x-4 \\ 0 & 1 & 3 \\ 1 & 1 & -1 \\ \end{matrix} \right|=1\centerdot \left| \begin{matrix} 3 & x-4 \\ 1 & 3 \\ \end{matrix} \right|=9-\left( x-4 \right)=0. \\ & \Rightarrow x=13. \\ \end{aligned}∣∣∣∣∣∣x−22−1121−211∣∣∣∣∣∣c1↔c3×(−1)∣∣∣∣∣∣−211121x−22−1∣∣∣∣∣∣2r3→r1,−r3→r2=∣∣∣∣∣∣001311x−43−1∣∣∣∣∣∣=1⋅∣∣∣∣31x−43∣∣∣∣=9−(x−4)=0.⇒x=13.
5. 用行列式解下列三元一次方程组:
(1) {x1−x2+x3=2,x1+2x2=1,x1−x3=4.\left\{ \begin{aligned} & {{x}_{1}}-{{x}_{2}}+{{x}_{3}}=2, \\ & {{x}_{1}}+2{{x}_{2}}=1, \\ & {{x}_{1}}-{{x}_{3}}=4. \\ \end{aligned} \right.⎩⎪⎨⎪⎧x1−x2+x3=2,x1+2x2=1,x1−x3=4. (2) {x+y+z=0,2x−5y−3z=10,4x+8y+2z=4.\left\{ \begin{aligned} & x+y+z=0, \\ & 2x-5y-3z=10, \\ & 4x+8y+2z=4. \\ \end{aligned} \right.⎩⎪⎨⎪⎧x+y+z=0,2x−5y−3z=10,4x+8y+2z=4.
解
设关于x1,2,3{{x}_{1,2,3}}x1,2,3的三元一次方程组的系数矩阵AAA和常数列向量bbb分别是
A=(aij)3×3,b=(bi)3×1.A={{\left( {{a}_{ij}} \right)}_{3\times 3}},\text{ }b={{\left( {{b}_{i}} \right)}_{3\times 1}}.A=(aij)3×3, b=(bi)3×1.
考虑解出x1{{x}_{1}}x1的表达式:
∣b1a12a13b2a22a23b3a32a33∣=∣∑j=13a1jxja12a13∑j=13a2jxja22a23∑j=13a3jxja32a33∣→=−x2c2−x3c3→c1∣a11x1a12a13a21x1a22a23a31x1a32a33∣=x1∣a11a12a13a21a22a23a31a32a33∣.\left| \begin{matrix} {{b}_{1}} & {{a}_{12}} & {{a}_{13}} \\ {{b}_{2}} & {{a}_{22}} & {{a}_{23}} \\ {{b}_{3}} & {{a}_{32}} & {{a}_{33}} \\ \end{matrix} \right|=\left| \begin{matrix} \sum\limits_{j=1}^{3}{{{a}_{1j}}{{x}_{j}}} & {{a}_{12}} & {{a}_{13}} \\ \sum\limits_{j=1}^{3}{{{a}_{2j}}{{x}_{j}}} & {{a}_{22}} & {{a}_{23}} \\ \sum\limits_{j=1}^{3}{{{a}_{3j}}{{x}_{j}}} & {{a}_{32}} & {{a}_{33}} \\ \end{matrix} \right|\xrightarrow[=]{-{{x}_{2}}{{c}_{2}}-{{x}_{3}}{{c}_{3}}\to {{c}_{1}}} \left| \begin{matrix} {{a}_{11}}{{x}_{1}} & {{a}_{12}} & {{a}_{13}} \\ {{a}_{21}}{{x}_{1}} & {{a}_{22}} & {{a}_{23}} \\ {{a}_{31}}{{x}_{1}} & {{a}_{32}} & {{a}_{33}} \\ \end{matrix} \right|={{x}_{1}}\left| \begin{matrix} {{a}_{11}} & {{a}_{12}} & {{a}_{13}} \\ {{a}_{21}} & {{a}_{22}} & {{a}_{23}} \\ {{a}_{31}} & {{a}_{32}} & {{a}_{33}} \\ \end{matrix} \right|.∣∣∣∣∣∣b1b2b3a12a22a32a13a23a33∣∣∣∣∣∣=∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣j=1∑3a1jxjj=1∑3a2jxjj=1∑3a3jxja12a22a32a13a23a33∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣−x2c2−x3c3→c1=∣∣∣∣∣∣a11x1a21x1a31x1a12a22a32a13a23a33∣∣∣∣∣∣=x1∣∣∣∣∣∣a11a21a31a12a22a32a13a23a33∣∣∣∣∣∣.
于是有
x1=∣b1a12a13b2a22a23b3a32a33∣/∣a11a12a13a21a22a23a31a32a33∣.(1){{x}_{1}}={\left| \begin{matrix} {{b}_{1}} & {{a}_{12}} & {{a}_{13}} \\ {{b}_{2}} & {{a}_{22}} & {{a}_{23}} \\ {{b}_{3}} & {{a}_{32}} & {{a}_{33}} \\ \end{matrix} \right|}/{\left| \begin{matrix} {{a}_{11}} & {{a}_{12}} & {{a}_{13}} \\ {{a}_{21}} & {{a}_{22}} & {{a}_{23}} \\ {{a}_{31}} & {{a}_{32}} & {{a}_{33}} \\ \end{matrix} \right|}\;. \tag{1}x1=∣∣∣∣∣∣b1b2b3a12a22a32a13a23a33∣∣∣∣∣∣/∣∣∣∣∣∣a11a21a31a12a22a32a13a23a33∣∣∣∣∣∣.(1)
同理有
x2=∣a11b1a13a21b2a23a31b3a33∣/∣a11a12a13a21a22a23a31a32a33∣.(2){{x}_{2}}={\left| \begin{matrix} {{a}_{11}} & {{b}_{1}} & {{a}_{13}} \\ {{a}_{21}} & {{b}_{2}} & {{a}_{23}} \\ {{a}_{31}} & {{b}_{3}} & {{a}_{33}} \\ \end{matrix} \right|}/{\left| \begin{matrix} {{a}_{11}} & {{a}_{12}} & {{a}_{13}} \\ {{a}_{21}} & {{a}_{22}} & {{a}_{23}} \\ {{a}_{31}} & {{a}_{32}} & {{a}_{33}} \\ \end{matrix} \right|}\;. \tag{2}x2=∣∣∣∣∣∣a11a21a31b1b2b3a13a23a33∣∣∣∣∣∣/∣∣∣∣∣∣a11a21a31a12a22a32a13a23a33∣∣∣∣∣∣.(2)
x3=∣a11a12b1a21a22b2a31a32b3∣/∣a11a12a13a21a22a23a31a32a33∣.(3){{x}_{3}}={\left| \begin{matrix} {{a}_{11}} & {{a}_{12}} & {{b}_{1}} \\ {{a}_{21}} & {{a}_{22}} & {{b}_{2}} \\ {{a}_{31}} & {{a}_{32}} & {{b}_{3}} \\ \end{matrix} \right|}/{\left| \begin{matrix} {{a}_{11}} & {{a}_{12}} & {{a}_{13}} \\ {{a}_{21}} & {{a}_{22}} & {{a}_{23}} \\ {{a}_{31}} & {{a}_{32}} & {{a}_{33}} \\ \end{matrix} \right|}\;. \tag{3}x3=∣∣∣∣∣∣a11a21a31a12a22a32b1b2b3∣∣∣∣∣∣/∣∣∣∣∣∣a11a21a31a12a22a32a13a23a33∣∣∣∣∣∣.(3)
将AAA的第j(=1,2,3)j\left( =1,2,3 \right)j(=1,2,3)列替换为bbb得到的矩阵记为A(j){{A}^{\left( j \right)}}A(j),则上述公式可以简记为
x1,2,3=∣A(1,2,3)∣∣A∣.{{x}_{1,2,3}}=\frac{\left| {{A}^{\left( 1,2,3 \right)}} \right|}{\left| A \right|}.x1,2,3=∣A∣∣∣A(1,2,3)∣∣.
系数矩阵AAA和常数列向量bbb分别为
A=(1−1112010−1),b=(214).A=\left( \begin{matrix} 1 & -1 & 1 \\ 1 & 2 & 0 \\ 1 & 0 & -1 \\ \end{matrix} \right),\text{ }b=\left( \begin{matrix} 2 \\ 1 \\ 4 \\ \end{matrix} \right).A=⎝⎛111−12010−1⎠⎞, b=⎝⎛214⎠⎞.
按照式(1),式(2),式(3),计算如下四个行列式
∣A∣=∣1−1112010−1∣→=−r1→r2,−r1→r3∣1−1103−101−2∣=1×∣3−11−2∣=−5.∣A(1)∣:=∣2−1112040−1∣→=−2r2→r1,−4r2→r3∣0−511200−8−1∣=−1×∣−51−8−1∣=−13.∣A(2)∣:=∣12111014−1∣→=−r1→r2,−r1→r3∣1210−1−102−2∣=1×∣−1−12−2∣=4.∣A(3)∣:=∣1−12121104∣→=−r1→r2,−r1→r3∣1−1203−1012∣=1×∣3−112∣=7.\begin{aligned} & \left| A \right|=\left| \begin{matrix} 1 & -1 & 1 \\ 1 & 2 & 0 \\ 1 & 0 & -1 \\ \end{matrix} \right|\xrightarrow[=]{-r1 \to r_2,-r_1 \to r_3} \left| \begin{matrix} 1 & -1 & 1 \\ 0 & 3 & -1 \\ 0 & 1 & -2 \\ \end{matrix} \right|=1\times \left| \begin{matrix} 3 & -1 \\ 1 & -2 \\ \end{matrix} \right|=-5. \\ & \left| {{A}^{\left( 1 \right)}} \right|:=\left| \begin{matrix} 2 & -1 & 1 \\ 1 & 2 & 0 \\ 4 & 0 & -1 \\ \end{matrix} \right|\xrightarrow[=]{-2r2 \to r_1,-4r_2 \to r_3} \left| \begin{matrix} 0 & -5 & 1 \\ 1 & 2 & 0 \\ 0 & -8 & -1 \\ \end{matrix} \right|=-1\times \left| \begin{matrix} -5 & 1 \\ -8 & -1 \\ \end{matrix} \right|=-13. \\ & \left| {{A}^{\left( 2 \right)}} \right|:=\left| \begin{matrix} 1 & 2 & 1 \\ 1 & 1 & 0 \\ 1 & 4 & -1 \\ \end{matrix} \right|\xrightarrow[=]{-r1 \to r_2,-r_1 \to r_3} \left| \begin{matrix} 1 & 2 & 1 \\ 0 & -1 & -1 \\ 0 & 2 & -2 \\ \end{matrix} \right|=1\times \left| \begin{matrix} -1 & -1 \\ 2 & -2 \\ \end{matrix} \right|=4. \\ & \left| {{A}^{\left( 3 \right)}} \right|:=\left| \begin{matrix} 1 & -1 & 2 \\ 1 & 2 & 1 \\ 1 & 0 & 4 \\ \end{matrix} \right|\xrightarrow[=]{-r1 \to r_2,-r_1 \to r_3} \left| \begin{matrix} 1 & -1 & 2 \\ 0 & 3 & -1 \\ 0 & 1 & 2 \\ \end{matrix} \right|=1\times \left| \begin{matrix} 3 & -1 \\ 1 & 2 \\ \end{matrix} \right|=7. \\ \end{aligned}∣A∣=∣∣∣∣∣∣111−12010−1∣∣∣∣∣∣−r1→r2,−r1→r3=∣∣∣∣∣∣100−1311−1−2∣∣∣∣∣∣=1×∣∣∣∣31−1−2∣∣∣∣=−5.∣∣∣A(1)∣∣∣:=∣∣∣∣∣∣214−12010−1∣∣∣∣∣∣−2r2→r1,−4r2→r3=∣∣∣∣∣∣010−52−810−1∣∣∣∣∣∣=−1×∣∣∣∣−5−81−1∣∣∣∣=−13.∣∣∣A(2)∣∣∣:=∣∣∣∣∣∣11121410−1∣∣∣∣∣∣−r1→r2,−r1→r3=∣∣∣∣∣∣1002−121−1−2∣∣∣∣∣∣=1×∣∣∣∣−12−1−2∣∣∣∣=4.∣∣∣A(3)∣∣∣:=∣∣∣∣∣∣111−120214∣∣∣∣∣∣−r1→r2,−r1→r3=∣∣∣∣∣∣100−1312−12∣∣∣∣∣∣=1×∣∣∣∣31−12∣∣∣∣=7.
因此有
{x1=∣A(1)∣∣A∣=135,x2=∣A(2)∣∣A∣=−45,x3=∣A(3)∣∣A∣=−75.\left\{ \begin{aligned} & {{x}_{1}}=\frac{\left| {{A}^{\left( 1 \right)}} \right|}{\left| A \right|}=\frac{13}{5},\text{ } \\ & {{x}_{2}}=\frac{\left| {{A}^{\left( 2 \right)}} \right|}{\left| A \right|}=-\frac{4}{5},\text{ } \\ & {{x}_{3}}=\frac{\left| {{A}^{\left( 3 \right)}} \right|}{\left| A \right|}=-\frac{7}{5}. \\ \end{aligned} \right.⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧x1=∣A∣∣∣A(1)∣∣=513, x2=∣A∣∣∣A(2)∣∣=−54, x3=∣A∣∣∣A(3)∣∣=−57.系数矩阵AAA和常数列向量bbb分别为
A=(1112−5−3482),b=(0104).A=\left( \begin{matrix} 1 & 1 & 1 \\ 2 & -5 & -3 \\ 4 & 8 & 2 \\ \end{matrix} \right),\text{ }b=\left( \begin{matrix} 0 \\ 10 \\ 4 \\ \end{matrix} \right).A=⎝⎛1241−581−32⎠⎞, b=⎝⎛0104⎠⎞.
按照式(1),式(2),式(3),为了提高计算效率,考虑增广矩阵(A,b)\left( A,b \right)(A,b)的化简
(11102−5−3104824)→−2r1→r2,−4r1→r3(11100−7−51004−24).\left( \begin{matrix} 1 & 1 & 1 & 0 \\ 2 & -5 & -3 & 10 \\ 4 & 8 & 2 & 4 \\ \end{matrix} \right)\xrightarrow[]{-2r1 \to r_2,-4r_1 \to r_3} \left( \begin{matrix} 1 & 1 & 1 & 0 \\ 0 & -7 & -5 & 10 \\ 0 & 4 & -2 & 4 \\ \end{matrix} \right).⎝⎛1241−581−320104⎠⎞−2r1→r2,−4r1→r3⎝⎛1001−741−5−20104⎠⎞.
于是有
x1=∣01110−7−544−2∣∣1110−7−504−2∣=∣2310−17−500−2∣∣1110−7−504−2∣=2×(−17)×(−2)1×∣−7−54−2∣=22×1734=2.{{x}_{1}}=\frac{\left| \begin{matrix} 0 & 1 & 1 \\ 10 & -7 & -5 \\ 4 & 4 & -2 \\ \end{matrix} \right|}{\left| \begin{matrix} 1 & 1 & 1 \\ 0 & -7 & -5 \\ 0 & 4 & -2 \\ \end{matrix} \right|}=\frac{\left| \begin{matrix} 2 & 3 & 1 \\ 0 & -17 & -5 \\ 0 & 0 & -2 \\ \end{matrix} \right|}{\left| \begin{matrix} 1 & 1 & 1 \\ 0 & -7 & -5 \\ 0 & 4 & -2 \\ \end{matrix} \right|}=\frac{2\times \left( -17 \right)\times \left( -2 \right)}{1\times \left| \begin{matrix} -7 & -5 \\ 4 & -2 \\ \end{matrix} \right|}=\frac{{{2}^{2}}\times 17}{34}=2.x1=∣∣∣∣∣∣1001−741−5−2∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣01041−741−5−2∣∣∣∣∣∣=∣∣∣∣∣∣1001−741−5−2∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣2003−1701−5−2∣∣∣∣∣∣=1×∣∣∣∣−74−5−2∣∣∣∣2×(−17)×(−2)=3422×17=2.
x2=∣101010−504−2∣34=1×∣10−54−2∣34=0.{{x}_{2}}=\frac{\left| \begin{matrix} 1 & 0 & 1 \\ 0 & 10 & -5 \\ 0 & 4 & -2 \\ \end{matrix} \right|}{34}=\frac{1\times \left| \begin{matrix} 10 & -5 \\ 4 & -2 \\ \end{matrix} \right|}{34}=0.x2=34∣∣∣∣∣∣10001041−5−2∣∣∣∣∣∣=341×∣∣∣∣104−5−2∣∣∣∣=0.
x3=∣1100−710044∣34=1×∣−71044∣34=−2.{{x}_{3}}=\frac{\left| \begin{matrix} 1 & 1 & 0 \\ 0 & -7 & 10 \\ 0 & 4 & 4 \\ \end{matrix} \right|}{34}=\frac{1\times \left| \begin{matrix} -7 & 10 \\ 4 & 4 \\ \end{matrix} \right|}{34}=-2.x3=34∣∣∣∣∣∣1001−740104∣∣∣∣∣∣=341×∣∣∣∣−74104∣∣∣∣=−2.
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