✅ 范围已核实:本章内容严格限定在考研数学(二)大纲(科目代码 302)范围内,已剔除数二不考内容。满分 150,高数约占 80%,线代约占 20%。
📌 本章在数二中的定位:n 阶行列式、逆序数、按行/列展开、行列式性质与计算(三角化、范德蒙德)、克莱姆法则。数二线代占比约 20%,行列式是计算的起点。
🗺️本章知识地图
行列式是一个“把方阵变成一个数”的规则,几何上等于它张成的平行多面体的有向体积。本章练就“算行列式”的硬功夫。
1行列式的定义与逆序数 基础
理解行列式从哪来(逆序数 + 对所有排列求和),以及按行/列展开。
逆序数与定义 定义
💡 秒懂:逆序数=数列里“小的排在大的后面”的逆序对个数,像排队有人插队。行列式是所有排列带正负号的乘积之和。
n 阶行列式 $\det A=\sum_{j_1\cdots j_n}(-1)^{\tau(j_1\cdots j_n)}a_{1j_1}\cdots a_{nj_n}$,τ 为列标排列的逆序数。
🔑 2 阶直接对角线相减;3 阶用“对角线法则”(沙路法)记住。
按行/列展开 计算
💡 秒懂:把行列式沿一行“拆开”,每行元素乘它的代数余子式再相加——降阶神器。
$D=a_{i1}A_{i1}+\cdots+a_{in}A_{in}$(按第 i 行展开),其中代数余子式 $A_{ij}=(-1)^{i+j}M_{ij}$(M 为余子式,划去第 i 行 j 列)。
🔑 某行只有少数非零元素时,按该行展开最省事。
例题:计算二阶行列式 |a b; c d|。
基础
思路:主对角线积减副对角线积。
|a b; c d|=ad−bc。
答案:ad−bc
例题:计算 |2 0 1; 0 3 0; 1 0 4|。
按行展开
思路:第二行只有一个非零元。
按第2行展开:=3·(−1)^{2+2}·|2 1; 1 4|。
=3·(8−1)=21。
答案:21
2行列式的性质与计算 核心工具
性质是化简的武器,目标是把行列式化成上三角(对角线乘积)。
七大性质(要点) 必背
💡 秒懂:转置值不变;两行互换变号;某行乘 k 整体乘 k;两行成比例=0;某行加减另一行倍数值不变。
① |A|=|Aᵀ|;② 两行(列)互换变号;③ 某行乘 k,行列式乘 k;④ 两行相同/成比例 ⇒ |A|=0;⑤ 某行加另一行倍数,值不变;⑥ 拆分线性;⑦ 倍加不变。
🔑 性质⑤(倍加不变)是“化成三角”的主操作。
三角化计算 核心
💡 秒懂:像高斯消元,用倍加把下三角清零,变成上三角,行列式=主对角乘积。
通过初等行变换(倍加)化 A 为上三角 U,则 |A|=|U|=u_{11}u_{22}\cdots u_{nn}。交换行记得变号,某行提公因子记得乘出。
🔑 算行列式 = 化上三角 + 读对角线。
范德蒙德行列式 公式
💡 秒懂:形如各列是 1, x, x²… 的行列式,结果等于所有“后面减前面”的乘积。
例题:用性质求 |1 2; 3 4| 与化三角。
三角化
思路:第二行减3倍第一行。
r2−3r1:|1 2; 0 −2|,值=1·(−2)=−2(与 ad−bc=4−6=−2 一致)。
答案:−2
例题:若 |A|=3,则 |2A|(2阶)等于?
性质
思路:每行提 2,共 2 行。
|kA|=kⁿ|A|,n=2 ⇒ |2A|=2²·3=12。
答案:12
3克莱姆法则 了解
理论上重要,用于表达唯一解的公式;数二实际解方程组更常用初等行变换。
克莱姆法则 定理
💡 秒懂:未知数个数=方程个数且系数行列式≠0 时,每个未知量=“把该列换成常数项后的行列式”除以系数行列式。
对 AX=b,若 |A|≠0,则 $x_j=\frac{|A_j|}{|A|}$,其中 A_j 是用 b 替换 A 的第 j 列。
🔑 |A|≠0 才可用;大于3阶实际计算量大,少用于手算。
例题:方程组 x+y=3, 2x−y=0,用克莱姆求解。
应用
思路:算 |A| 与各 |A_j|。
|A|=|1 1; 2 −1|=−1−2=−3。
|A_1|=|3 1; 0 −1|=−3 ⇒ x=1;|A_2|=|1 3; 2 0|=−6 ⇒ y=2。
答案:x=1, y=2
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做完点“交卷”看解析,错题回上面知识点再巩固。