三阶行列式

时间:2025-02-13 08:32:13 单机游戏

三阶行列式是由三行三列构成的矩阵,记作 $\begin{vmatrix}a_{11} & a_{12} & a_{13} \\ a_{21} & a_{22} & a_{23} \\ a_{31} & a_{32} & a_{33}\end{vmatrix}$。三阶行列式的值可以通过以下公式计算:

$$

D = a_{11}a_{22}a_{33} + a_{12}a_{23}a_{31} + a_{13}a_{21}a_{32} - a_{13}a_{22}a_{31} - a_{12}a_{21}a_{33} - a_{11}a_{23}a_{32}

$$

或者,三阶行列式也可以通过展开式计算:

$$

D = a_{11}A_{11} + a_{12}A_{12} + a_{13}A_{13}

$$

其中,$A_{ij}$ 是 $a_{ij}$ 的代数余子式,即划去 $a_{ij}$ 所在的行和列后得到的二阶行列式,再乘以 $(-1)^{i+j}$。

计算步骤

按行或列展开:

可以选择按第一行、第二行或第三行展开,或者按第一列、第二列或第三列展开。

计算余子式:

对于选定的行或列中的每个元素,划去该元素所在的行和列,得到一个二阶行列式,这个二阶行列式称为余子式。

计算代数余子式:

将余子式乘以 $(-1)^{i+j}$,其中 $i$ 和 $j$ 分别是元素所在的行和列的编号。

求和:

将所有代数余子式相加,得到行列式的值。

性质

如果行列式有两行(列)完全相同,则此行列式为零。

如果行列式的某一行(列)中所有的元素都乘以同一数 $k$,等于用数 $k$ 乘此行列式。

几何意义

三阶行列式的值可以表示平行六面体的体积。在几何上,三阶行列式与平行六面体的体积有着直接的联系,通过行列式的计算可以求出平行六面体的体积。

示例

计算三阶行列式 $\begin{vmatrix}1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \\ 7 & 8 & 9\end{vmatrix}$:

1. 按第一行展开:

$$

D = 1 \cdot (5 \cdot 9 - 6 \cdot 8) - 2 \cdot (4 \cdot 9 - 6 \cdot 7) + 3 \cdot (4 \cdot 8 - 5 \cdot 7)

$$

2. 计算每一项:

$$

D = 1 \cdot (45 - 48) - 2 \cdot (36 - 42) + 3 \cdot (32 - 35)

$$

3. 继续计算:

$$

D = 1 \cdot (-3) - 2 \cdot (-6) + 3 \cdot (-3)

$$

4. 最终结果:

$$

D = -3 + 12 - 9 = 0

$$

因此,三阶行列式 $\begin{vmatrix}1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \\ 7 & 8 & 9\end{vmatrix}$ 的值为 0。