n阶矩阵一行是另一行倍数时,能否用行最简形证其行列式为0?
回答:当然可以!
咱们一步步拆解这个逻辑,就能明白为什么这个方法完全可行:
首先,先明确行初等变换对行列式的影响:
- 交换两行:行列式会变号,但不会改变它是否为0的性质(非零行列式变号后还是非零,零行列式还是零)
- 把某一行乘以非零常数:行列式会跟着乘以这个常数,但同样,只要原行列式不是0,变换后也不会是0;如果原行列式是0,变换后还是0
- 把某一行的倍数加到另一行:行列式的值保持不变
回到你的问题:假设n×n矩阵里第i行是第j行的k倍(k是某个常数)。我们可以做这样的行变换:用第i行减去k倍的第j行。根据上面第三条,这个变换不会改变原矩阵的行列式值。
做完这个变换后,第i行的每一个元素都会变成:原第i行元素 - k×原第j行元素 = k×原第j行元素 - k×原第j行元素 = 0,也就是这一行变成了全零行。
接下来把矩阵化为行最简形的过程,本质上就是一系列行初等变换的组合。而只要矩阵里出现了全零行,它的行最简形里必然会保留这个零行(后续的行变换不会把零行变成非零行)。
而我们知道,有全零行的方阵行列式一定是0——你可以按这个零行展开行列式,每一项都是0乘以对应的代数余子式,加起来自然就是0。结合之前行变换不改变行列式值的结论,原矩阵的行列式也必然是0。
这样就通过行最简形的零行,完美证明了原矩阵行列式为0的结论啦!
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Karen
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