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三阶矩阵行列式计算公式

2026-01-21 10:29:10
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三阶矩阵行列式计算公式】在线性代数中,行列式是一个非常重要的概念,尤其在求解线性方程组、判断矩阵是否可逆等方面具有广泛应用。对于三阶矩阵(即3×3的矩阵),其行列式的计算有特定的公式和方法,下面将对三阶矩阵行列式的计算方式进行总结,并通过表格形式直观展示。

一、三阶矩阵行列式的基本定义

设有一个三阶矩阵 $ A = \begin{bmatrix} a & b & c \\ d & e & f \\ g & h & i \end{bmatrix} $,其行列式记作 $ \det(A) $ 或 $ A $,计算公式如下:

$$

\det(A) = a(ei - fh) - b(di - fg) + c(dh - eg)

$$

这个公式也被称为“萨里法则”(Sarrus Rule)或“对角线法则”,但更常见的是使用展开法进行计算。

二、三阶矩阵行列式的计算步骤

1. 确定矩阵元素位置:将矩阵中的每个元素按照行和列的位置编号。

2. 按行或列展开:通常选择第一行或第一列进行展开,以简化计算。

3. 计算余子式:对于每个元素,计算其对应的余子式(即去掉该元素所在行和列后的2×2矩阵的行列式)。

4. 应用符号规则:根据元素所在位置的奇偶性,决定符号为正或负(即 $ (-1)^{i+j} $)。

5. 求和:将各部分结果相加,得到最终的行列式值。

三、三阶矩阵行列式计算公式总结表

元素位置 公式表达式 计算方式说明
第一行第一列(a) $ a \cdot (ei - fh) $ 展开第一行,乘以对应余子式
第一行第二列(b) $ -b \cdot (di - fg) $ 注意符号为负
第一行第三列(c) $ c \cdot (dh - eg) $ 正号,直接相乘
总和 $ a(ei - fh) - b(di - fg) + c(dh - eg) $ 所有项相加

四、示例计算

假设矩阵为:

$$

A = \begin{bmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \\ 7 & 8 & 9 \end{bmatrix}

$$

则行列式为:

$$

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

$$

$$

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

$$

$$

= 1(-3) - 2(-6) + 3(-3) = -3 + 12 - 9 = 0

$$

因此,该矩阵的行列式为 0,表示该矩阵不可逆。

五、小结

三阶矩阵的行列式计算虽然看似复杂,但通过固定的公式和展开方法可以系统地完成。掌握这一计算方式有助于进一步理解矩阵的性质和应用。在实际操作中,建议先画出矩阵结构,再逐步展开计算,避免出错。

通过上述总结与表格,可以清晰地了解三阶矩阵行列式的计算过程和公式,便于记忆与应用。

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