1、关于行列式的含义
关于“行列式”的定义,很多人都说有点莫名其妙,或者说不讲道理. 的确,行列式这个概念,与矩阵不同,有些不符合中国人的传统思维方式. 在浩如烟海的中文史料中很难找到与其对应的表述. 就算在相关的译文中,行列式最初也只是被称为“定准数”,其展开式更是被写成
从历史来看,行列式和矩阵都是为解线性方程组而产生的,而且行列式概念的提出甚至早于矩阵,但行列式其实是方阵的一种的运算规则. 这有点像人们对“余弦定理”的认识过程. 远古人类已经会用12段等长的绳子构建直角,然后人们确定了勾股定理,再进一步的发现了余弦定理. 从应用开始,然后发展成较完整的理论. 行列式的发展也是这样一个过程. 在西方,1693年,德国数学家莱布尼兹在解方程组中首先使用了系数分离表示未知量,得到了行列式的原始概念. 随后,瑞士数学家克拉默、法国数学家范德蒙德、拉普拉斯等也对行列式理论进行了相关的研究并取得了包括:克拉默法则、子式、代数余子式和拉普拉斯展开定理在内的丰富而影响深远的成果. 法国数学家柯西在1813年最先使用“determinant”(行列式)一词,英国数学家凯莱于1841年首次使用两条竖线来表示行列式. 而在东方,日本数学家关孝和在1863年著作《解伏题之法》中就对行列式的概念和展开式进行了清楚的叙述. 与“微积分创立之争”一样,后世也普遍认为,关孝和与莱布尼兹 相互独立提出行列式概念的. 可见,行列式也是伴随解线性方程组产生的. 但由于行列式是对矩阵这一数学对象的二次抽象,也就导致人们对行列式的认识非常不直观.
关于行列式的直观表述:一个线性变换的“体积”系数. 也就是一个“单位体(各边边长均为1的)”经线性变换
其实最具有直观性的行列式的含义就出现在“二重积分的换元法”(高等数学中选学部分). 二重积分的换元法公式为:
其中
特别地,当我们只考虑线性表变换:
而从二重定积分的换元法公式(1)显然有:
从上式中可以很明确的得出:在
设有
作出表中不同行不同列的
的项,其中
称为
这个定义虽然用起来更麻烦,但它对行列式的项数、各项的符号和各项的一般形式都有较直观的说明,可以用来处理那些只研究行列式中某一项或某几项的情况.
最后,给大家一个经典的行列式:
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