Разложение определителя по строке или столбцу
Вычисление определителя -го порядка можно свести к вычислению определителей порядка
, используя следующие формулы.
1. Разложение определителя по -й строке:
Это число, равное сумме произведений элементов любой строки на их алгебраические дополнения.
2. Разложение определителя по -му столбцу:
Это число, равное сумме произведений элементов любого столбца на их алгебраические дополнения.
Пример 9. Вычислить определитель третьего порядка разложением по первой строке.
Решение
Независимо от способа разложения всегда получается один и тот же ответ.
Свойства определителей
1.При транспонировании квадратной матрицы ее определитель не меняется: . Вывод. Свойства определителей, сформулированных для строк, справедливы и для столбцов.
2. При перестановке двух строк (столбцов) определитель меняет знак на противоположный. Например, .
3. Определитель равен нулю, если:
а) он имеет нулевую строку (столбец) ;
б) он имеет пропорциональные (одинаковые) строки (столбец) .
4. Общий множитель в строке (столбце) можно выносить за знак определителя. Например, .
5.Определитель не изменяется, если к элементам какой-либо строки прибавить (вычесть) соответствующие элементы другой строки, умноженные на любое число.
Например, .
6.Если в определителе каждый элемент какой-либо строки есть сумма двух слагаемых, то этот определитель равен сумме двух определителей:
.
7. Определитель произведения двух квадратных матриц одного и того же порядка равен произведению определителей этих матриц:
.
8. Определитель квадратной матрицы треугольного вида равен произведению элементов, стоящих на главной диагонали:
.
Обратная матрица
Вместо операции деления матриц вводится понятие обратной матрицы.
§ Если при умножении квадратных матриц и
в любом порядке получается единичная матрица (
), то матрица
называется обратной матрицей для квадратной матрицы
, а матрица
- обратная для матрицы
.
Обозначается обратная матрица ,то есть
.
Очевидна аналогия с числами: для числа 2 число ½ есть обратное, так как . Именно поэтому матрица, обратная к А, обозначается
.
Теорема «Необходимое и достаточное условие существования обратной матрицы».Для того чтобы квадратная матрица имела обратную матрицу
, необходимо и достаточно, чтобы определитель матрицы
был не равен нулю.
Правило нахождения обратной матрицы
0) Смотрим, является ли матрица квадратной. Если нет, то обратной матрицы не существует; если квадратная, то переходим к пункту 1.
1) Вычисляем определитель матрицы : если он не равен нулю, то обратная матрица существует:
;
если равен нулю, то обратной матрицы нет.
2) Для каждого элемента матрицы вычисляем его алгебраическое дополнение
.
3) Составляем матрицу из алгебраических дополнений, которая затем транспонируем: .
4) Каждый элемент матрицы делим на определитель
:
Получаем матрицу, обратную данной.