本部分主要介紹行列式計算的一些公式,這些公式基本上都與分塊矩陣有關.
首先,下面的結論都是熟知的.
設都是階方陣,是一個數,則
對於分四塊的矩陣的行列式計算,一般利用分塊矩陣的初等變換化為上面幾種形式之一進行計算.比如下面的例子.
設
由於
兩邊取行列式,並注意到
即得結論成立.
下面的例子也是典型的一個哦
(蘭州大學,2015)設均為階方陣,且,則
(1)若可逆,由於
兩邊取行列式,並注意到,可得
(2)若不可逆,令則是的次多項式,至多有個根,所以存在無窮多的值使得可逆.並且由有利用(1)的結論有
上式兩邊都是的有限次多項式且有無窮多的值使得等式成立,由多項式理論可知等式對任何的值都成立,令即得結論成立.
上例是計算分塊矩陣的行列式,而下例則是通過構造分塊矩陣來計算行列式.
(北京郵電大學,2018)設可逆,為維列向量,則
首先
另一方面
所以
注意此例中的是可逆的,如果不可逆,我們有
(中山大學,2016)設為階方陣,為維列向量,則
其中為的伴隨矩陣.
(1)若可逆,則
(2)若不可逆,則存在無窮多的值使得可逆.由(1)知
上式兩邊均為的多項式,且有無窮多的值使得等式成立.故當時,等式也成立.
上面兩個例子 的結論可以用來計算行列式哦.看下例.
(華南理工大學,2013)計算下列階行列式
令
則
下面的例子也是常見的一個,其結論也有很多應用.
(西安電子科技大學,2007;武漢大學,2012;中國科學院大學,2020)設為矩陣,為矩陣.證明:
(法1)由於
兩式兩邊取行列式可得.
(法2)(1)先證明時,結論成立.
若可逆,則
若不可逆,則存在無窮多的值使得可逆,由前證有
上式兩邊是關於的多項式,由於有無窮多的值使得等式成立,故等式恆成立,於是時,等式也成立,即
(2)不妨設令則由(1)有
注意到
故結論成立.
(法3)設則存在可逆矩陣使得
設分塊為
其中為階方陣,則有
同理可得
有了這個結論,下面的例子就是顯然的了.
設均為階方陣,且可逆,證明:可逆,並求其逆.
先證可逆.
(法1)在上例中令可得故結論成立.
(法2)反證法.若不可逆,則存在非零列向量使得即令則有由可得(利用反證法可得)於是
這與可逆矛盾.
再求的逆矩陣.
於是
即
(法2)設為的逆矩陣,則有
上式左乘,右乘可得
從而
故
於是可逆,且
好了,上面介紹的方法,你學會了嗎?
(1)
(2)若可逆,則