【三阶矩阵行列式计算公式】在线性代数中,三阶矩阵的行列式是一个重要的概念,用于判断矩阵是否可逆、求解线性方程组以及计算几何中的体积等。三阶矩阵的行列式可以通过特定的公式进行快速计算,以下是对该公式的总结与展示。
一、三阶矩阵行列式的定义
对于一个三阶矩阵:
$$
A = \begin{bmatrix}
a & b & c \\
d & e & f \\
g & h & i \\
\end{bmatrix}
$$
其行列式记作 $ \det(A) $ 或 $
$$
\det(A) = a(ei - fh) - b(di - fg) + c(dh - eg)
$$
这个公式也被称为“拉普拉斯展开”或“对角线法则”。
二、行列式计算步骤总结
1. 提取第一行元素:分别取 $ a, b, c $。
2. 计算对应的余子式:
- 对于 $ a $,计算 $ ei - fh $
- 对于 $ b $,计算 $ di - fg $
- 对于 $ c $,计算 $ dh - eg $
3. 带符号相乘并求和:
- $ a \times (ei - fh) $
- $ -b \times (di - fg) $
- $ +c \times (dh - eg) $
最终结果为上述三项的代数和。
三、三阶矩阵行列式计算公式表
元素位置 | 公式表达式 | 计算说明 |
a | $ a(ei - fh) $ | 第一行第一列元素乘以对应余子式 |
b | $ -b(di - fg) $ | 第一行第二列元素乘以对应余子式(负号) |
c | $ c(dh - eg) $ | 第一行第三列元素乘以对应余子式 |
总和 | $ a(ei - fh) - b(di - fg) + c(dh - eg) $ | 所有项的代数和即为行列式值 |
四、示例计算
假设矩阵为:
$$
A = \begin{bmatrix}
1 & 2 & 3 \\
4 & 5 & 6 \\
7 & 8 & 9 \\
\end{bmatrix}
$$
则行列式为:
$$
\det(A) = 1(5 \cdot 9 - 6 \cdot 8) - 2(4 \cdot 9 - 6 \cdot 7) + 3(4 \cdot 8 - 5 \cdot 7)
$$
$$
= 1(45 - 48) - 2(36 - 42) + 3(32 - 35)
$$
$$
= 1(-3) - 2(-6) + 3(-3) = -3 + 12 - 9 = 0
$$
因此,该矩阵的行列式为 0,表示矩阵不可逆。
五、注意事项
- 行列式的结果可以是正数、负数或零。
- 如果行列式为零,则矩阵是奇异的,无法求逆。
- 除了第一行展开外,也可以选择其他行或列进行展开,结果相同。
通过以上总结和表格展示,可以清晰地理解三阶矩阵行列式的计算方式,并应用于实际问题中。
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