2024年1月8日发(作者:曹县一模数学试卷)
七夕,古今诗人惯咏星月与悲情。吾生虽晚,世态炎凉却已看透矣。情也成空,且作“挥手袖底风”罢。是夜,窗外风雨如晦,吾独坐陋室,听一曲《尘缘》,合成诗韵一首,觉放诸古今,亦独有风韵也。乃书于纸上。毕而卧。凄然入梦。乙酉年七月初七。
-----啸之记。
第一章 行列式
1 利用对角线法则计算下列三阶行列式
201(1)141
183
解
201141
183 2(4)30(1)(1)118
0132(1)81(4)(1)
2481644
abc(2)bcacab
解
abcbcacab acbbaccbabbbaaaccc
3abca3b3c3
111(3)abca2b2c2
解
111abca2b2c2
bc2ca2ab2ac2ba2cb2
(ab)(bc)(ca)
(4)xyxyyxyxxyxy
解
xyxyyxyxxyxy
x(xy)yyx(xy)(xy)yxy3(xy)3x3
3xy(xy)y33x2 yx3y3x3
2(x3y3)
2 按自然数从小到大为标准次序 求下列各排列的逆序数
(1)1 2 3 4
解 逆序数为0
(2)4 1 3 2
解 逆序数为4 41 43 42 32
(3)3 4 2 1
解 逆序数为5 3 2 3 1 4 2 4 1, 2 1
(4)2 4 1 3
解 逆序数为3 2 1 4 1 4 3
(5)1 3 (2n1) 2 4 (2n)
解 逆序数为 3 2 (1个)
n(n1)2
5 2 5 4(2个)
7 2 7 4 7 6(3个)
(2n1)2 (2n1)4 (2n1)6 (2n1)(2n2) (n1个)
(6)1 3 (2n1) (2n) (2n2) 2
解 逆序数为n(n1)
3 2(1个)
5 2 5 4 (2个)
(2n1)2 (2n1)4 (2n1)6 (2n1)(2n2) (n1个)
4 2(1个)
6 2 6 4(2个)
(2n)2 (2n)4 (2n)6 (2n)(2n2) (n1个)
3 写出四阶行列式中含有因子a11a23的项
解 含因子a11a23的项的一般形式为
(1)ta11a23a3ra4s
其中rs是2和4构成的排列 这种排列共有两个 即24和42
所以含因子a11a23的项分别是
(1)ta11a23a32a44(1)1a11a23a32a44a11a23a32a44
(1)ta11a23a34a42(1)2a11a23a34a42a11a23a34a42
4 计算下列各行列式
41(1)107
4cc41232120c7c10330074210411002122(1)43
2141031410 解
411
23(2)154110c2c399101220020
cc1123
11224236
1cc214224230 解
11202315112042360rr4220223121
r4r121311200020
00
abacae(3)bdcddebfcfef
解
bceabacaebdcddeadfbcebcebfcfef
111adfbce1114abcdef1111b1001c1001d
a1(4)00
0rar2011d01aba1b101c001001d 解
a1001b1001c1
1aba0c3dc21abaad21c1cd(1)(1)1c1101001d(1)(1)321abad11cd
5 证明:
abcdabcdad1
a2abb2(1)2aab2b111(ab)3;
证明
a22a1abab131b2c2c1a2aba2b2a22b2aba2b2a001c3c11
(ab)3
(1)
aba2bab2a2aba(ba)(ba)122b2aaxbyaybzazbxxyz(2)aybzazbxaxby(a3b3)yzxazbxaxbyaybzzxy;
证明
axbyaybzazbxaybzazbxaxbyazbxaxbyaybz
xaybzazbxyaybzazbxayazbxaxbybzazbxaxbyzaxbyaybzxaxbyaybzxaybzzyzazbxa2yazbxxb2zxaxbyzaxbyyxyaybzxyzyzxa3yzxb3zxyzxyxyzxyzxyza3yzxb3yzxzxyzxyxyz(a3b3)yzxzxy
a2b2(3)2cd2(a1)2(b1)2(c1)2(d1)2(a2)2(b2)2(c2)2(d2)2(a3)2(b3)20;
(c3)2(d3)2 证明
a2b2c2d2(a1)2(b1)2(c1)2(d1)2(a2)2(b2)2(c2)2(d2)2(a3)2(b3)2(c3)2(d3)2(c4c3 c3c2 c2c1得)
a2b22cd2a2b22cd22a12b12c12d12a12b12c12d12a32b32c32d322222a52b52c52d5(c4c3 c3c2得)
220
22
1a(4)a2a41bb2b41cc2c41dd2d4
(ab)(ac)(ad)(bc)(bd)(cd)(abcd);
证明
1aa2a41bb2b41cc2c41dd2d4
11110bacada0b(ba)c(ca)d(da)0b2(b2a2)c2(c2a2)d2(d2a2)
111(ba)(ca)(da)bcd222b(ba)c(ca)d(da)
111(ba)(ca)(da)0cbdb0c(cb)(cba)d(db)(dba)1
(ba)(ca)(da)(cb)(db)c(c1
ba)d(dba) =(ab)(ac)(ad)(bc)(bd)(cd)(abcd)
x100x1(5) 000anan1an2 0000 x1a2xa1xna1xn1 an1xan
证明 用数学归纳法证明
x1x2a1xa2 命题成立 当n2时
D2axa12 假设对于(n1)阶行列式命题成立 即
Dn1xn1a1 xn2 an2xan1
则Dn按第一列展开 有
10DnxDn1an(1)n1x1
11 00 00
x1
xD n1anxna1xn1 an1xan
因此 对于n阶行列式命题成立
6 设n阶行列式Ddet(aij), 把D上下翻转、或逆时针旋转90、或依副对角线翻转 依次得
an1 annD1 a11 a1n
a1n annD2 a11 an1
ann a1nD3 an1 a11
证明D1D2(1)n(n1)2D D3D
证明 因为Ddet(aij) 所以
a11an1 annaD1 (1)n1n1 a11 a1na21 a1nann a2n
a11a21(1)n1(1)n2an1 a31 a1na2nann
a3nn(n1)2
(1)12 (n2)(n1)D(1) 同理可证
D2(1)
D3(1)
n(n1)2D
a11 an1n(n1)n(n1) (1)2DT(1)2Da1n annn(n1)n(n1)
n(n1)2D2(1)2(1)2D(1)n(n1)DD
7 计算下列各行列式(Dk为k阶行列式)
a (1)Dn1
1, 其中对角线上元素都是a 未写出的元素a都是0
解
a000a000aDn 000100 01 00 00(按第 a0 0a n行展开)
0an1(1)0 000a 0000 0 000 a1a0
(1)2na
0 a(n1)(n1)0(n1)(n1)a
(1)n1(1)n
anaa(n2)(n2)nan2an2(a21)
x(2)Dn
a aax a aa;
x 解 将第一行乘(1)分别加到其余各行 得
xaaaxxa0Dnax0xa ax00 a 0 0 0xa
再将各列都加到第一列上 得
x(n1)aaa0xa0Dn00xa 000 a 0 0 0xa [x(n1)a](xa)n1
an(a1)nan1(a1)n1(3)Dn1 aa111 (an)n (an)n1;
an 1 解 根据第6题结果 有
11a1n(n1)aDn1(1)2 an1(a1)n1an(a1)n 1 an (an)n1 (an)n
此行列式为范德蒙德行列式
n(n1)
Dn1(1)
(1)
(1)
an
2n1ij1[(ai1)(aj1)]
j)]
n(n1)2n1ij1n(n1)2[(i2n(n1) 1(1)n1ij1(ij)
n1ij1(ij)
bn (4)D2ncna1b1c1d1
;
dn 解
an
bn
D2ncna1b1c1d1(按第1行展开)
dn
an1
ancn10a1b1c1d1
bn10
dn100dn0an1
a1b1c1d1
bn1
(1)2n1bncn1cn
dn10 再按最后一行展开得递推公式
D2nandnD2n2bncnD2n2 即D2n(andnbncn)D2n2
于是
D2n(aidibici)D2
i2n而
D2a1b1a1d1b1c1
c1d1n
所以
D2n(aidibici)
i1 (5) Ddet(aij) 其中aij|ij|;
解 aij|ij|
Dndet(aij)23210 n1n2n3n4 n1n2n3n4 0
111111r1r21111111111r2r3
n1n2n3n4 111
1 0 0 0 0
0 n1
1000200c2c112201222c3c11
n12n32n42n5 (1)n1(n1)2n2
解
1a1111a2Dn 11 1 1 1an1a11(6)Dn11a2 11 1 1 1an, 其中a1a2 an0
a10a2a2c1c20a3c2c3 00
0000a3 00 001 001 001 an1an11 0an1an
110a1a2 an 00100a1a2 an 00011 00010 00n001 00001 0 000 10000 00a1110a210a3 11an1111an000 1a111a2a31 1an1ni1
0 001ai1
(a1a2an)(11)
i1ai
8 用克莱姆法则解下列方程组
x1x2x3x45x12x2x34x42(1)
2x13x2x35x423xx2x11x01234
解 因为
11D231231111214142511
151D212122130214284511
5D12201231111214142511
1D3123D1D1231522014426511D2D
1D4123D3D3123111125214220D4D1
所以
x11
x22
x3
x4
15x16x20x15x26x3x25x36x40(2)x35x46x50x45x51
解 因为
51D00065100066565
10D100151D300051D55101507650007036510021201
51D211456500039565
51D4000
所以
x11507665
x21145
x3703
x4395
x4212
665665665665 9 问
取何值时
零解?
解 系数行列式为
xx2x301齐次线性方程组x1x2x30有非x12x2x3011D11121
令D0 得
0或1
于是 当0或1时该齐次线性方程组有非零解
10 问取何值时
有非零解?
解 系数行列式为
124134D231211111101(1)x12x24x30齐次线性方程组2x1(3)x2x30x1x2(1)x30
(1)3(3)4(1)2(1)(3)
(1)32(1)23
令D0 得
0
2或3
于是 当0
2或3时 该齐次线性方程组有非零解
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