Это способ вычисления определителя матрицы, который включает в себя поиск по следующей схеме:
Онлайн-калькулятор
Как вы уже поняли, метод получил название правила треугольника из-за того, что умноженные элементы матрицы образуют вид треугольников.
Чтобы лучше это понять, давайте рассмотрим пример:
Теперь рассмотрим вычисление определителя матрицы с действительными числами по правилу треугольника.
Дано:
A=(211214211256251214)A= begin{pmatrix} 21 & 12 & 14 \ 21 & 12 & 56 \ 25 & 12 & 14 end{pmatrix}
Решение:
∣A∣=21⋅12⋅14+12⋅56⋅25+14⋅21⋅12−14⋅12⋅25−12⋅56⋅21−21⋅12⋅14=2016|A| =21 cdot 12 cdot 14 + 12 cdot 56 cdot 25 + 14 cdot 21 cdot 12 – 14 cdot 12 cdot 25 – 12 cdot 56 cdot 21 – 21 cdot 12 cdot 14 = 2016
Теперь данную матрицу перепишем и приравняем ее к определителю
∣A∣=(211214211256251214)=2016|A| = begin{pmatrix} 21 & 12 & 14 \ 21 & 12 & 56 \ 25 & 12 & 14 end{pmatrix} = 2016
Вычислим более сложный пример.
Нам дано:
A=(1544202565166)A= begin{pmatrix} 15 & 4 & 4 \ 2 & 0 & 2 \ 56 & 5 & 166 end{pmatrix}
Требуется найти определитель методом треугольника.
Подставим данные в формулу:
∣A∣=15⋅0⋅166+4⋅2⋅56+4⋅2⋅5−4⋅0⋅56−5⋅2⋅15−2⋅4⋅166=−990|A| =15 cdot 0 cdot 166 + 4 cdot 2 cdot 56 + 4 cdot 2 cdot 5 – 4 cdot 0 cdot 56 – 5 cdot 2 cdot 15 – 2 cdot 4 cdot 166 = -990
∣A∣=(1544202565166)=−990|A| = begin{pmatrix} 15 & 4 & 4 \ 2 & 0 & 2 \ 56 & 5 & 166 end{pmatrix} = -990
Итак, определитель матрицы равен -990.
Для общего понимания указанной темы вычислим определитель матрицы, где узлами являются дробные числа:
A=(1612152114992848145122591)A= begin{pmatrix} {16 over 12} & {15 over 21} & {14 over 99} \ {2 over 8} & {4 over 8} & {14 over 5} \ {12 over 2} & {5 over 9} & 1 end{pmatrix}
Определим решение для данной матрицы:
∣A∣=1612⋅48⋅1+1521⋅145⋅122+1499⋅28⋅59−1499⋅48⋅122−59⋅145⋅1612−28⋅1521⋅1=24971524948|A| ={16 over 12} cdot {4 over 8} cdot 1 + {15 over 21} cdot {14 over 5} cdot {12 over 2} + {14 over 99} cdot {2 over 8} cdot {5 over 9} – {14 over 99} cdot {4 over 8} cdot {12 over 2} – {5 over 9} cdot {14 over 5} cdot {16 over 12} – {2 over 8} cdot {15 over 21} cdot 1 = {249715 over 24948}
∣A∣=(1612152114992848145122591)=24971524948|A| = begin{pmatrix} {16 over 12} & {15 over 21} & {14 over 99} \ {2 over 8} & {4 over 8} & {14 over 5} \ {12 over 2} & {5 over 9} & 1 end{pmatrix} = {249715 over 24948}
Ответом станет ∣A∣=24971524948|A| = {249715 over 24948}
Вам нужно решить задачу по математике онлайн? Обращайтесь к нашим профильным экспертам!
Тест по теме «Нахождение определителя методом треугольника»
Содержание
- Предупреждение
- Примеры вычисления определителя матрицы
- Определение
- Обозначения
- Свойства определителя
- Минор матрицы
- Алгебраическое дополнение элемента матрицы
- Порядок определителя
- Вычисление определителя матрицы
- Вычисление определителя матрицы 2×2
- Вычисление определителя матрицы 3×3
- Вычисление определителя матрицы 4×4
Пример вычисления определителя (детерминанта) матрицы
Определитель матрицы — является многочленом от элементов квадратной матрицы (если элементы матрицы это числа, тогда определитель матрицы тоже будет числом).
Для нахождения определителя матрицы, исходная матрица должна быть квадратной.
Дана матрица размером 2х2;
Что бы вычислить определитель матрицы 2х2 нужно из произведения элементов главной диагонали, вычесть произведение элементов побочной диагонали;
Дана матрица размером 3х3;
Что бы вычислить определитель матрицы 3х3 нужно воспользоваться формулой;
Подставляем наши значения в формулу;
Дана матрица размером 4х4;
Есть два способа вычисления определителя матрицы:
По определению — через разложение по строке или столбцу;
По методу Гаусса — приведение матрицы к треугольному виду (этот способ лучше использовать для решения матриц, размером 4х4 и более).
Решим пример первым способом (по определению — через разложение по строке или столбцу)
Чтобы вычислить определитель матрицы, нужно воспользоваться следующей формулой, в ней рассмотрен пример разложения матрицы по первой строке;
Выбираем строку или столбец (любую), лучше всего выбирать строку или столбец, где больше нулей, для удобства вычисления; В данном случае мы выбираем третью строку, так как в ней присутствует ноль;
Берём первый элемент этой строки (2); Теперь вычёркиваем третью строку и первый столбец;
Получаем матрицу 3х3;
Согласно формуле, мы умножаем выбранный нами элемент на определитель получившейся матрицы;
Вычисление определителя матрицы 3х3, мы рассматривали в примере №2
Далее делаем всё тоже самое, что и в шаге два, только берём второй элемент данной строки (0) и вычёркиваем третью строку и второй столбец;
Так как этот элемент равен нулю, то ни чего не нужно считать и так всё ясно;
Теперь берём третий элемент строки (6) и вычёркиваем третью строку и третий столбец;
Получаем матрицу 3х3;
Вычисляем определитель этой матрицы и умножаем на выбранный нами элемент (6)
Берём четвёртый элемент строки (-3) и вычёркиваем третью строку и четвёртый столбец;
Получаем матрицу 3х3;
Вычисляем определитель этой матрицы и умножаем на выбранный нами элемент (-3)
Чтобы вычислить определитель исходной матрицы, нужно сложить полученные результаты;
Опишем решение примера вторым способом (по методу Гаусса — приведение матрицы к треугольному виду)
Суть способа заключается в том, чтобы перед вычислением определителя, привести матрицу к треугольному виду. Если в ходе приведения матрицы к треугольному виду вы умножаете (делите) строку на число, то на это же число нужно будет умножить (разделить) полученный в конце определитель;
Пример приведения матрицы к треугольному виду мы уже рассматривали здесь
Итак, мы привили матрицу к треугольному виду;
Теперь чтобы вычислить определитель приведённой матрицы, нужно перемножить все элементы, стоящие на главной диагонали;
Данный онлайн калькулятор вычисляет определитель матрицы. Дается подробное решение. Для вычисления определителя матрицы выбирайте порядок (размер) квадратной матрицы. Введите данные в ячейки. Выберите метод решения и нажмите на кнопку “Вычислить”. Теоретическую часть смотрите на странице определитель матрицы.
Предупреждение
Инструкция ввода данных. Числа вводятся в виде целых чисел (примеры: 487, 5, -7623 и т.д.), десятичных чисел (напр. 67., 102.54 и т.д.) или дробей. Дробь нужно набирать в виде a/b, где a и b целые или десятичные числа. Примеры 45/5, 6.6/76.4, -7/6.7 и т.д.
Примеры вычисления определителя матрицы
Пример 1. Найти определитель матрицы
.
Для вычисления определителя матрицы, приведем матрицу к верхнему треугольному виду.
Выбираем самый большой по модулю ведущий элемент столбца 1. Для этого меняем местами строки 1 и 2. При этом меняется знак определителя на “−”:
.
Исключим элементы 1-го столбца матрицы ниже главной диагонали. Для этого сложим строки 2,3 со строкой 1, умноженной на -1/78,-2/78 соответственно:
.
Исключим элементы 2-го столбца матрицы ниже главной диагонали. Для этого сложим строку 3 со строкой 2, умноженной на -5928/9048:
.
Мы привели матрицу к верхнему треугольному виду. Определитель матрицы равен произведению всех элементов главной диагонали (учитывая знак определителя):
.
Пример 2. Найти определитель матрицы A, разложением определителя по первой строке:
.
Для вычисления определителя матрицы методом разложения по первой строке, вычисляем произведение каждого элемента первой строки на соответствующее алгебраическое дополнение и суммируем полученные результаты:
Определение
Определитель (детерминант) квадратной матрицы A — это число, обладающее определенными свойствами, которое может быть получено из элементов матрицы рядом методов.
Обозначения
Пусть $ A = egin 1 & 4 & 2 5 & 3 & 7 6 & 2 & 1 end$
$det(A) = left|A
ight| = egin 1 & 4 & 2 5 & 3 & 7 6 & 2 & 1 end$
Свойства определителя
- Если матрица имеет строку или столбец, все элементы которого равны нулю, то ее определитель равен 0.
Пример 12
$egin 1 & 4 & 2 0 & 0 & 0 3 & 9 & 5 end= 0$ или $egin 1 & 4 & 0 4 & 2 & 0 3 & 9 & 0 end=0$
Если в матрице есть две одинаковых строки или два одинаковых столбца, то ее определитель равен 0.
Пример 13
$egin 1 & 4 & 2 1 & 4 & 2 3 & 9 & 5 end= 0$ или $egin 1 & 4 & 1 4 & 2 & 4 3 & 9 & 3 end=0$
Если в матрице есть две пропорциональных строки или два пропорциональных столбца, то ее определитель равен 0.
Пример 14
$egin 1 & 4 & 2 2 & 8 & 4 3 & 9 & 5 end= 0$ (две первые строки пропорциональны)
или
$egin 8 & 4 & 7 4 & 2 & 3 18 & 9 & 8 end=0$ (два первых столбца пропорциональны)
Если некоторая строка (столбец) является суммой или разностью других строк (столбцов), то определитель равен 0.
Пример 15
$egin 1 & 4 & 2 7 & 2 & 3 8 & 6 & 5 end= 0$ $R_ <1>+R_ <2>=R_<3>$ или
$ egin 9 & 12 & 3 1 & 8 & 7 5 & 7 & 2 end=0$ $C_<1>+C_<3>=C_<2>$
При вычислении определителя можно выносить общие множители целых строк или столбцов.
Пример 17
$egin 1 & 5 3 & 8 end$ $xlongequal<1>+R_<2>> egin 4 & 13 3 & 8 end$
Пример 18
$egin 1 & 5 3 & 8 end$ $xlongequal<1>+C_<2>> egin 6 & 5 11 & 8 end$
При вычислении определителя можно прибавлять или отнимать строки и столбцы, умноженные на произвольный коэффициент .
Пример 20
$egin 1 & 5 3 & 8 end$ $xlongequal<5C_<1>-C_<2>> egin 0 & 5 7 & 8 end$
Минор матрицы
Определитель матрицы, полученной вычеркиванием некоторых строк и столбцов матрицы, называется минором этой матрицы.
Пример 21
$A=egin 1 & 4 & 2 5 & 3 & 7 6 & 2 & 1 end$
Один из миноров матрицы A есть $egin 1 & 2 5 & 3 end$ (он получается вычеркиванием строки 3 и столбца 3 из матрицы A)
Другим минором является $egin 1 & 2 6 & 1 end$ (получается вычеркиванием строки 2 и столбца 2 из матрицы A)
Пример 22
$B=egin 2 & 5 & 1 & 3 4 & 1 & 7 & 9 6 & 8 & 3 & 2 7 & 8 & 1 & 4 end $
Один из миноров матрицы B есть $ egin 1 & 7 & 9 8 & 3 & 2 8 & 1 & 4 end$ (получается вычеркиванием строки 1 и столбца 1 из матрицы B)
Другим минором является $egin 1 & 7 8 & 3 end$ (получается вычеркиванием строк 1 и 4 и столбцов 1 и 4 из матрицы B)
Пусть $A= egin a_ <1,1>& a_ <1,2>& a_ <1,3>& . & . & a_<1,n> a_ <2,1>& a_ <2,2>& a_ <2,3>& . & . & a_<2,n> a_ <3,1>& a_ <3,2>& a_ <3,3>& . & . & a_<3,n> . & . & . & . & .& . a_ & a_ & a_ & . & . & a_ end$
Можно определить минор $Delta_$, полученный вычеркиванием строки i и столбца j, для любого элемента $a_$ квадратной матрицы A. Такой минор называется дополнительным.
Определить дополнительный минор элемента 2. Так как данный элемент находится в строке 2, столбце 1, видно, что это $a_<2,1>$.
Нужно вычеркнуть строку 2 и столбец 1 из матрицы A, после чего получаем 
Минор, дополнительный к элементу 2, есть $Delta_ <2,1>= 7$.
Пример 24
$B=egin 1 & 4 & 2 5 & 3 & 7 6 & 2 & 1 end$
Нужно найти минор, дополнительный к элементу 7. Так как данный элемент находится в строке 2, столбце 3, видно, что это $a_<2,3>$.
Мы должны вычеркнуть строку 2 и столбец 3 из матрицы B, после чего мы получаем 
Минор, дополнительный к элементу 7, — это $Delta_<2,3>= egin 1 & 4 6 & 2 end$
Пример 25
$C=egin 2 & 5 & 1 & 3 4 & 1 & 7 & 9 6 & 8 & 3 & 2 7 & 8 & 1 & 4 end$
Нужно найти минор, дополнительный к элементу 5. Так как данный элемент находится в строке 1, столбце 2, видно, что это $a_<1,2>$.
Мы должны вычеркнуть строку 1 и столбец 2 из матрицы C, после чего мы получаем 
Минор, дополнительный к элементу 5, — это $Delta_<1,2>= egin 4 & 7 & 9 6 & 3 & 2 7 & 1 & 4 end$
Алгебраическое дополнение элемента матрицы
Каждому элементу $a_$ матрицы A соответствует алгебраическое дополнение $(-1)^cdotDelta_$. Например, алгебраическое дополнение $(-1)^<2+5>cdotDelta_<2,5>=(-1)^<7>cdotDelta_<2,5>= -Delta_ <2,5>$ соответствует элементу $a_<2,5>$.
Порядок определителя
Порядок определителя матрицы равен числу ее строк и столбцов.
Пример 26
$egin 1 & 4 6 & 2 end$ (матрица имеет 2 строки и 2 столбца, так что порядок определителя равен 2)
Пример 27
$egin 4 & 7 & 9 6 & 3 & 2 7 & 1 & 4 end$ (матрица имеет 3 строки и 3 столбца, так что порядок определителя равен 3)
Вычисление определителя матрицы
Определитель матрицы равен сумме произведений элементов любой строки или любого столбца и их алгебраических дополнений.
$left| A
ight| = egin a_ <1,1>& a_ <1,2>& a_ <1,3>& . & . & a_<1,n> a_ <2,1>& a_ <2,2>& a_ <2,3>& . & . & a_<2,n> a_ <3,1>& a_ <3,2>& a_ <3,3>& . & . & a_<3,n> . & . & . & . & .& . a_ & a_ & a_ & . & . & a_ end$
Можно посчитать определитель, например, используя строку i:
Либо же можно посчитать определитель, используя столбец j:
Вычисление определителя матрицы 2×2
Используем строку 1, чтобы вычислить определитель.
Заметим, что $ Delta_<1,1>= a_ <2,2>$ и $ Delta_<1,2>=a_<2,1>$
$ left| A
ight| =a_ <1.1>cdot a_<2,2>- a_ <1.2>cdot a_<2,1>$
$color < egina & b c & d end =a cdot d — b cdot c>$
Пример 28
$egin 2 & 5 3 & 8 end =2 cdot 8 — 3 cdot 5 = 16 -15 =1$
Пример 29
$egin -4 & 7 -2 & 9 end =-4 cdot 9 — 7 cdot (-2) = -36 -(-14) =-36 + 14 = — 22$
Вычисление определителя матрицы 3×3
Используем строку 1, чтобы вычислить определитель.
Упростить получение последней формулы можно следующим образом.
Начнем с того, что перепишем первые две строки под определителем как показано ниже.
Умножаем элементы на каждой из трех красных диагоналей (на главной диагонали и на диагоналях под ней) и складываем результаты:
$colorcdot a_<2,2>cdot a_<3,3>+ a_<2,1>cdot a_<3,2>cdot a_<1,3>+a_<3,1>cdot a_<1,2>cdot a_<2,3>>$
Умножаем элементы на каждой из трех синих диагоналей (на побочной диагонали и на диагоналях под ней) и складываем результаты:
Вычитая вторую сумму из первой, получаем формулу определителя:
Пример 30
$A=egin 1 & 4 & 3 2 & 1 & 5 3 & 2 & 1 end$
Пример 31
$A=egin 3 & 5 & 1 1 & 4 & 2 7 & 1 & 9 end$
$= 3cdot4cdot9 + 1cdot1cdot1 + 7cdot5cdot2 -(1cdot4cdot7 + 2cdot1cdot3 + 9cdot5cdot1) =$ $ 108 + 1 + 70 -(28 + 6 + 45)=79-79=100$
Элементы матрицы могут быть обозначены буквами. Вычисление их определителей можно упростить, используя свойства определителей. Например, можно вычислить определитель матрицы, в которой к какой-либо строке (или столбцу) прибавлена линейные комбинация других строк (столбцов).
$egin a & b & c c & a & b b & c & a end$ $ xlongequal<1>+C_<2>+C_<3>> egin a + b + c & b & c c + a + b & a & b b + c + a & c & a end = (a + b + c) cdot egin 1 & b & c 1 & a & b 1 & c & a end$
Вычисляем последней определитель:
$ = a^ <2>+ b^ <2>+ c^ <2>-acdot c — bcdot c — acdot b =$ $frac<1><2>cdot(2a^ <2>+2b^<2>+2c^ <2>-2acdot b -2acdot c-2bcdot c) =$ $frac<1><2>cdot(a^<2>-2acdot b + b^<2>+ a^<2>-2acdot c +c^<2>+b^<2>-2bcdot c + c^<2>)=$ $frac<1><2>cdot[(a-b)^<2>+(a-c)^<2>+(b-c)^<2>]$
В итоге получаем:
Пример 32
Вычислим определитель матрицы Вандермонде.
$egin 1 & 1 & 1 a & b & c a^ <2>& b^ <2>& c^ <2>end$
Используя свойства определителей, модифицируем строку 1 так, чтобы два элемента обратились в 0. В этом случае, когда мы используем полученную выше формулу для определителя матрицы 3×3, нет необходимости вычислять алгебраические дополнения этих элементов, поскольку их произведение будет равно 0.
Вычисление определителя матрицы 4×4
Вычислить определитель матрицы 4×4 можно с использованием общей формулы для определителя матрицы 3×3.
Но сначала надо использовать свойства определителей:
- Проверим, не выполняется ли одно из условий того, что определитель равен 0.
- Проверим, нельзя ли вынести общий множитель из одной или нескольких строк или столбцов.
- Проверим, не является ли данная матрица матрицей Вандермонде, возможно, такой, в которой некоторые строки или столбцы переставлены.
В любом из этих случаев нам пригодятся соответствующие методы вычисления определителей матриц 3×3. Модифицируем строку или столбец так, чтобы все его элементы, кроме одного, обратились в 0. Определитель будет равен произведению этого ненулевого элемента на его алгебраическое дополнение. В этом случае, алгебраическое дополнение — это определитель матрицы 3×3, который считается по уже известной формуле.
Пример 33
$egin 1 & 3 & 9 & 2 5 & 8 & 4 & 3 0 & 0 & 0 & 0 2 & 3 & 1 & 8 end$
Замечаем, что все элементы в строке 3 равны нулю, а значит, определитель равен 0.
Пример 34
$egin 1 & 3 & 1 & 2 5 & 8 & 5 & 3 0 & 4 & 0 & 0 2 & 3 & 2 & 8 end$
Замечаем, что $C_<1>$ равно $C_<3>$, следовательно, определитель равен 0.
Пример 35
$egin 1 & 3 & 9 & 2 5 & 8 & 4 & 3 10 & 16 & 18 & 4 2 & 3 & 1 & 8 end$
Замечаем, что строки 2 и 3 пропорциональны друг другу, следовательно, определитель равен 0.
Пример 36
$egin color <4>& 3 & 2 & 2 0 & 1 & -3 & 3 0 & -1 & 3 & 3 0 & 3 & 1 & 1 end$
Поскольку в столбце 1 только один элемент отличен от нуля, применяем общую формулу, используя этот столбец. Алгебраические дополнения нулевых элементов считать не надо, так как их произведения на эти элементы все равно будут равны нулю.
=
$=4(1cdot3cdot1 +(-1)cdot1cdot3+3cdot(-3)cdot3$ $-(3cdot3cdot3+3cdot1cdot1 +1cdot(-3)cdot(-1)))$ $=4(3-3-27-(27+3+3))=4cdot(-60)=-240$
Пример 37
$egin 4 & 3 & 2 & 2 0 & 1 & 0 & -2 1 & -1 & 3 & 3 2 & 3 & 1 & 1 end$
Чтобы изменить строку так, чтобы в ней стало больше нулей, нужно совершать операции со столбцами, и наоборот. Выбираем строку или столбец, содержащий элемент 1, поскольку из него можно получить любое число простым умножением.
Заметим, что в строке 2 уже есть два нулевых элемента. Достаточно обратить лишь еще один элемент в 0, чтобы осталось посчитать только одно алгебраическое дополнение единичного элемента.
$egin 4 & 3 & 2 & 2 0 & 1 & 0 & -2 1 & -1 & 3 & 3 2 & 3 & 1 & 1 end xlongequal<4>+2C_<2>>$ $egin 4 & 3 & 2 & 8 0 & color <1>& 0 & 0 1 & -1 & 3 & 1 2 & 3 & 1 & 7 end=$ 
$=$br />
$= 1cdot(-1)^<2+2>cdot egin 4 & 2 & 8 1 & 3 & 1 2 & 1 & 7 end=$
$=4cdot3cdot7 + 1cdot1cdot8 + 2cdot2cdot1$ $-(8cdot3cdot2 + 1cdot1cdot4 + 7cdot2cdot1) =$ $ 84 + 8 + 4- 48-4-14=30$
Пример 38
$egin 1 & -2 & 3 & 2 2 & 3 & 1 & -1 3 & 3 & 3 & 3 -1 & 4 & 2 & 1 end$
Можно вынести множитель 3 из строки 3:
$3cdot egin 1 & -2 & 3 & 2 2 & 3 & 1 & -1 1 & 1 & 1 & 1 -1 & 4 & 2 & 1 end$
Поскольку в строке 3 все элементы равны 1, легко обратить получить нули.
$egin 1 & -2 & 3 & 2 2 & 3 & 1 & -1 1 & 1 & 1 & 1 -1 & 4 & 2 & 1 end$ $ xlongequal <1>— C_<4>,C_<2>-C_<4>,C_<3>-C_<4>> egin -1 & -4 & 1 & 2 3 & 4 & 2 & -1 0 & 0 & 0 & color<1> -2 & 3 & 1 & 1 end$ $=1cdot(-1)^<3+4>cdot$ 
$=(-1)cdot egin -1 & -4 & 1 3 & 4 & 2 -2 & 3 & 1 end$
$=-((-1)cdot 4cdot 1 +3 cdot 3cdot1 + (-2)cdot (-4)cdot 2$ $- (1cdot 4cdot (-2) + 2cdot 3cdot (-1) + 1cdot (-4)cdot3))$ $=-(-4 + 9 + 16 + 8 + 6 + 12) =-47$
Пример 39
$egin 2 & 5 & 1 & 4 4 & 1 & 6 & 3 5 & 3 & 7 & 2 1 & 0 & 2 & 4 end$
Здесь мы можем использовать единицу из последней строки и обратить остальные элементы первого столбца в нули.
$egin 2 & 5 & 1 & 4 4 & 1 & 6 & 3 5 & 3 & 7 & 2 1 & 0 & 2 & 4 end$ $xlongequal<1>-2R_<4>,R_<2>-4R_<4>, R_<3>-5R_<4>> egin 0 & 5 & -3 & -4 0 & 1 & -2 & -13 0 & 3 & -3 & -18 color <1>& 0 & 2 & 4 end=$ 
$=1cdot(-1)^<4+1>cdot egin 5 & -3 & -4 1 & -2 & -13 3 & -3 & -18 end=$ $(-1)cdot egin 5 & -3 & -4 1 & -2 & -13 3 & -3 & -18 end$
Выносим общий множитель -1 из столбца 2 и еще раз -1 из столбца 3.
$ (-1)cdot(-1)cdot(-1)cdot egin 5 & 3 & 4 1 & 2 & 13 3 & 3 & 18 end=$ $(-1)cdot egin 5 & 3 & 4 1 & 2 & 13 3 & 3 & 18 end=$ $-[5cdot 2cdot 18 + 1cdot 3cdot 4+ 3cdot 3cdot 13 — (4cdot 2cdot 3cdot + 13cdot 3cdot 5 + 18cdot 3cdot 1)]=$ $-(180+12+117-24-195-54)=36$
Пример 40
$egin 4 & 7 & 2 & 3 1 & 3 & 1 & 2 2 & 5 & 3 & 4 1 & 4 & 2 & 3 end$
Мы видим элемент 1 в столбце 3, так что мы можем обратить остальные элементы строки 2 в нули.
$egin 4 & 7 & 2 & 3 1 & 3 & 1 & 2 2 & 5 & 3 & 4 1 & 4 & 2 & 3 end$ $xlongequal<1>-C_<3>, C_<2>-3C_<3>,C_<4>-2C_<3>> egin 2 & 1 & 2 & -1 0 & 0 & color <1>& 0 -1 & -4 & 3 & -2 -1 & -2 & 2 & -1 end=$ 
$=1cdot(-1)^<2+5>cdot egin 2 & 1 & -1 -1 & -4 & -2 -1 & -2 & -1 end$
Выносим общий множитель -1 из строки 2 и еще раз -1 из строки 3.
$ (-1)cdot(-1)cdot(-1)cdot egin 2 & 1 & -1 1 & 4 & 2 1 & 2 & 1 end=$ $(-1)cdot egin 2 & 1 & -1 1 & 4 & 2 1 & 2 & 1 end=$ $-[2cdot 4cdot 1 + 1cdot 2cdot (-1)+ 1cdot 1cdot 2 — ((-1)cdot 4cdot 1 + 2cdot 2cdot 2 + 1cdot 1cdot 1)]=$ $-(8-2+2+4-8-1)=-3$
Пример 41
$egin 2 & 1 & 3 & 4 1 & 3 & 4 & 2 3 & 4 & 2 & 1 4 & 2 & 1 & 3 end$
Заметим, что все строки и все столбцы состоят из одних и тех же элементов, но в разном порядке. В таком случае мы можем сложить все строки или все столбцы.
$egin 2 & 1 & 3 & 4 1 & 3 & 4 & 2 3 & 4 & 2 & 1 4 & 2 & 1 & 3 end$ $xlongequal<1>+L_<2>+L_<3>+L_<4>> egin 10 & 10 & 10 & 10 1 & 3 & 4 & 2 3 & 4 & 2 & 1 4 & 2 & 1 & 3 end =$ $10cdot egin 1 & 1 & 1 & 1 1 & 3 & 4 & 2 3 & 4 & 2 & 1 4 & 2 & 1 & 3 end$ $xlongequal <1>— C_<4>,C_<2>-C_<4>,C_<3>-C_<4>>10cdot egin 0 & 0 & 0 & color<1> -1 & 1 & 2 & 2 2 & 3 & 1 & 1 1 & -1 & -2 & 3 end=$
$=10cdot1cdot(-1)^<1+4>$ 
$ = (-10)cdot egin -1 & 1 & 2 2 & 3 & 1 1 & -1 & -2 end=$ $(-10)cdot((-1)cdot 3cdot (-2) +2 cdot (-1)cdot2 + 1cdot 1cdot 1$ $-(2cdot 3cdot 1 + 1cdot (-1)cdot (-1) + (-2)cdot1cdot2))$ $= -10cdot(6 -4 +1 -6 — 1 + 4) =0$
Содержание:
- Вычисления определителей второго порядка
- Методы вычисления определителей третьего порядка
- Приведение определителя к треугольному виду
- Правило треугольника
- Правило Саррюса
- Разложение определителя по строке или столбцу
- Разложение определителя по элементам строки или столбца
- Теорема Лапласа
В общем случае правило вычисления определителей
$n$-го порядка
является довольно громоздким. Для определителей второго и третьего порядка существуют рациональные способы их вычислений.
Вычисления определителей второго порядка
Чтобы вычислить определитель матрицы 
второго порядка, надо от произведения
элементов главной диагонали отнять произведение
элементов побочной диагонали:
$$left| begin{array}{ll}{a_{11}} & {a_{12}} \ {a_{21}} & {a_{22}}end{array}right|=a_{11} cdot a_{22}-a_{12} cdot a_{21}$$
Пример
Задание. Вычислить определитель второго порядка
$left| begin{array}{rr}{11} & {-2} \ {7} & {5}end{array}right|$
Решение. $left| begin{array}{rr}{11} & {-2} \ {7} & {5}end{array}right|=11 cdot 5-(-2) cdot 7=55+14=69$
Ответ. $left| begin{array}{rr}{11} & {-2} \ {7} & {5}end{array}right|=69$
Методы вычисления определителей третьего порядка
Для вычисления определителей третьего порядка существует такие правила.
Правило треугольника
Схематически это правило можно изобразить следующим образом:
Произведение элементов в первом определителе, которые соединены прямыми,
берется со знаком “плюс”; аналогично, для второго определителя – соответствующие произведения берутся со знаком “минус”, т.е.
$$left| begin{array}{ccc}{a_{11}} & {a_{12}} & {a_{13}} \ {a_{21}} & {a_{22}} & {a_{23}} \ {a_{31}} & {a_{32}} & {a_{33}}end{array}right|=a_{11} a_{22} a_{33}+a_{12} a_{23} a_{31}+a_{13} a_{21} a_{32}-$$
$$-a_{11} a_{23} a_{32}-a_{12} a_{21} a_{33}-a_{13} a_{22} a_{31}$$
236
проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности
Мы помогли уже 4 430 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!
Пример
Задание. Вычислить определитель $left| begin{array}{rrr}{3} & {3} & {-1} \ {4} & {1} & {3} \ {1} & {-2} & {-2}end{array}right|$ методом треугольников.
Решение. $left| begin{array}{rrr}{3} & {3} & {-1} \ {4} & {1} & {3} \ {1} & {-2} & {-2}end{array}right|=3 cdot 1 cdot(-2)+4 cdot(-2) cdot(-1)+$
$$+3 cdot 3 cdot 1-(-1) cdot 1 cdot 1-3 cdot(-2) cdot 3-4 cdot 3 cdot(-2)=54$$
Ответ. $left| begin{array}{rrr}{3} & {3} & {-1} \ {4} & {1} & {3} \ {1} & {-2} & {-2}end{array}right|=54$
Правило Саррюса
Справа от определителя дописывают первых два столбца и произведения элементов на главной диагонали и на диагоналях, ей
параллельных, берут со знаком “плюс”; а произведения элементов побочной диагонали и диагоналей, ей параллельных,
со знаком “минус”:
$$-a_{13} a_{22} a_{31}-a_{11} a_{23} a_{32}-a_{12} a_{21} a_{33}$$
Пример
Задание. Вычислить определитель $left| begin{array}{rrr}{3} & {3} & {-1} \ {4} & {1} & {3} \ {1} & {-2} & {-2}end{array}right|$ с помощью правила Саррюса.
Решение. 
$$+(-1) cdot 4 cdot(-2)-(-1) cdot 1 cdot 1-3 cdot 3 cdot(-2)-3 cdot 4 cdot(-2)=54$$
Ответ. $left| begin{array}{rrr}{3} & {3} & {-1} \ {4} & {1} & {3} \ {1} & {-2} & {-2}end{array}right|=54$
Разложение определителя по строке или столбцу
Определитель равен сумме произведений элементов строки определителя на их
алгебраические дополнения. Обычно выбирают
ту строку/столбец, в которой/ом есть нули. Строку или столбец, по которой/ому ведется разложение, будет обозначать стрелкой.
Пример
Задание. Разложив по первой строке, вычислить определитель $left| begin{array}{lll}{1} & {2} & {3} \ {4} & {5} & {6} \ {7} & {8} & {9}end{array}right|$
Решение. $left| begin{array}{lll}{1} & {2} & {3} \ {4} & {5} & {6} \ {7} & {8} & {9}end{array}right| leftarrow=a_{11} cdot A_{11}+a_{12} cdot A_{12}+a_{13} cdot A_{13}=$
$1 cdot(-1)^{1+1} cdot left| begin{array}{cc}{5} & {6} \ {8} & {9}end{array}right|+2 cdot(-1)^{1+2} cdot left| begin{array}{cc}{4} & {6} \ {7} & {9}end{array}right|+3 cdot(-1)^{1+3} cdot left| begin{array}{cc}{4} & {5} \ {7} & {8}end{array}right|=-3+12-9=0$
Ответ. $left| begin{array}{lll}{1} & {2} & {3} \ {4} & {5} & {6} \ {7} & {8} & {9}end{array}right|=0$
Этот метод позволяет вычисление определителя свести к вычислению определителя более низкого порядка.
Пример
Задание. Вычислить определитель $left| begin{array}{lll}{1} & {2} & {3} \ {4} & {5} & {6} \ {7} & {8} & {9}end{array}right|$
Решение. Выполним следующие
преобразования над строками определителя: из второй строки отнимем четыре
первых, а из третьей первую строку, умноженную на семь, в результате, согласно свойствам определителя, получим определитель,
равный данному.
$$left| begin{array}{ccc}{1} & {2} & {3} \ {4} & {5} & {6} \ {7} & {8} & {9}end{array}right|=left| begin{array}{ccc}{1} & {2} & {3} \ {4-4 cdot 1} & {5-4 cdot 2} & {6-4 cdot 3} \ {7-7 cdot 1} & {8-7 cdot 2} & {9-7 cdot 3}end{array}right|=$$
$$=left| begin{array}{rrr}{1} & {2} & {3} \ {0} & {-3} & {-6} \ {0} & {-6} & {-12}end{array}right|=left| begin{array}{ccc}{1} & {2} & {3} \ {0} & {-3} & {-6} \ {0} & {2 cdot(-3)} & {2 cdot(-6)}end{array}right|=0$$
Определитель равен нулю, так как вторая и третья строки являются пропорциональными.
Ответ. $left| begin{array}{lll}{1} & {2} & {3} \ {4} & {5} & {6} \ {7} & {8} & {9}end{array}right|=0$
Для вычисления определителей четвертого порядка и выше применяется либо разложение по строке/столбцу, либо приведение
к треугольному виду, либо с помощью теоремы Лапласа.
Разложение определителя по элементам строки или столбца
Пример
Задание. Вычислить определитель
$left| begin{array}{llll}{9} & {8} & {7} & {6} \ {5} & {4} & {3} & {2} \ {1} & {0} & {1} & {2} \ {3} & {4} & {5} & {6}end{array}right|$ , разложив его по элементам какой-то строки или какого-то столбца.
Решение. Предварительно выполним
элементарные преобразования над строками определителя, сделав
как можно больше нулей либо в строке, либо в столбце. Для этого вначале от первой строки отнимем девять третьих,
от второй – пять третьих и от четвертой – три третьих строки, получаем:
$$left| begin{array}{cccc}{9} & {8} & {7} & {6} \ {5} & {4} & {3} & {2} \ {1} & {0} & {1} & {2} \ {3} & {4} & {5} & {6}end{array}right|=left| begin{array}{cccc}{9-1} & {8-0} & {7-9} & {6-18} \ {5-5} & {4-0} & {3-5} & {2-10} \ {1} & {0} & {1} & {2} \ {0} & {4} & {2} & {0}end{array}right|=left| begin{array}{rrrr}{0} & {8} & {-2} & {-12} \ {0} & {4} & {-2} & {-8} \ {1} & {0} & {1} & {2} \ {0} & {4} & {2} & {0}end{array}right|$$
Полученный определитель разложим по элементам первого столбца:
$$left| begin{array}{rrrr}{0} & {8} & {-2} & {-12} \ {0} & {4} & {-2} & {-8} \ {1} & {0} & {1} & {2} \ {0} & {4} & {2} & {0}end{array}right|=0+0+1 cdot(-1)^{3+1} cdot left| begin{array}{rrr}{8} & {-2} & {-12} \ {4} & {-2} & {-8} \ {4} & {2} & {0}end{array}right|+0$$
Полученный определитель третьего порядка также разложим по элементам строки и столбца, предварительно получив нули,
например, в первом столбце. Для этого от первой строки отнимаем две вторые строки, а от третьей – вторую:
$$left| begin{array}{rrr}{8} & {-2} & {-12} \ {4} & {-2} & {-8} \ {4} & {2} & {0}end{array}right|=left| begin{array}{rrr}{0} & {2} & {4} \ {4} & {-2} & {-8} \ {0} & {4} & {8}end{array}right|=4 cdot(-1)^{2+2} cdot left| begin{array}{ll}{2} & {4} \ {4} & {8}end{array}right|=$$
$$=4 cdot(2 cdot 8-4 cdot 4)=0$$
Ответ. $left| begin{array}{cccc}{9} & {8} & {7} & {6} \ {5} & {4} & {3} & {2} \ {1} & {0} & {1} & {2} \ {3} & {4} & {5} & {6}end{array}right|=0$
Замечание
Последний и предпоследний определители можно было бы и не вычислять,
а сразу сделать вывод о том, что они равны нулю, так как содержат пропорциональные строки.
Приведение определителя к треугольному виду
С помощью элементарных преобразований над строками или столбцами определитель приводится к треугольному виду и тогда его
значение, согласно свойствам определителя, равно произведению
элементов стоящих на главной диагонали.
Пример
Задание. Вычислить определитель
$Delta=left| begin{array}{rrrr}{-2} & {1} & {3} & {2} \ {3} & {0} & {-1} & {2} \ {-5} & {2} & {3} & {0} \ {4} & {-1} & {2} & {-3}end{array}right|$ приведением его к треугольному виду.
Решение. Сначала делаем нули в первом столбце под главной диагональю. Все преобразования
будет выполнять проще, если элемент $a_{11}$ будет
равен 1. Для этого мы поменяем местами первый и второй столбцы определителя, что, согласно свойствам определителя,
приведет к тому, что он сменит знак на противоположный:
$$Delta=left| begin{array}{rrrr}{-2} & {1} & {3} & {2} \ {3} & {0} & {-1} & {2} \ {-5} & {2} & {3} & {0} \ {4} & {-1} & {2} & {-3}end{array}right|=-left| begin{array}{rrrr}{1} & {-2} & {3} & {2} \ {0} & {3} & {-1} & {2} \ {2} & {-5} & {3} & {0} \ {-1} & {4} & {2} & {-3}end{array}right|$$
Далее получим нули в первом столбце, кроме элемента $a_{11}$ ,
для этого из третьей строки вычтем две первых, а к четвертой строке прибавим первую, будем иметь:
$$Delta=-left| begin{array}{rrrr}{1} & {-2} & {3} & {2} \ {0} & {3} & {-1} & {2} \ {0} & {-1} & {-3} & {-4} \ {0} & {2} & {5} & {-1}end{array}right|$$
Далее получаем нули во втором столбце на месте элементов, стоящих под главной диагональю. И снова, если
диагональный элемент будет равен $pm 1$ , то
вычисления будут более простыми. Для этого меняем местами вторую и третью строки (и при этом меняется на
противоположный знак определителя):
$$Delta=left| begin{array}{rrrr}{1} & {-2} & {3} & {2} \ {0} & {-1} & {-3} & {-4} \ {0} & {3} & {-1} & {2} \ {0} & {2} & {5} & {-1}end{array}right|$$
Далее делаем нули во втором столбце под главной диагональю, для этого поступаем следующим образом:
к третьей строке прибавляем три вторых, а к четвертой – две вторых строки, получаем:
$$Delta=left| begin{array}{rrrr}{1} & {-2} & {3} & {2} \ {0} & {-1} & {-3} & {-4} \ {0} & {0} & {-10} & {-10} \ {0} & {0} & {-1} & {-9}end{array}right|$$
Далее из третьей строки выносим (-10) за определитель и делаем нули в третьем столбце под
главной диагональю, а для этого к последней строке прибавляем третью:
$$Delta=-10 left| begin{array}{rrrr}{1} & {-2} & {3} & {2} \ {0} & {-1} & {-3} & {-4} \ {0} & {0} & {1} & {1} \ {0} & {0} & {-1} & {-9}end{array}right|=$$
$$=-10 cdot left| begin{array}{cccc}{1} & {-2} & {3} & {2} \ {0} & {-1} & {-3} & {-4} \ {0} & {0} & {1} & {1} \ {0} & {0} & {0} & {-8}end{array}right|=(-10) cdot 1 cdot(-1) cdot 1 cdot(-8)=-80$$
Ответ. $Delta=-80$
Теорема Лапласа
Теорема
Пусть $Delta$ – определитель
$n$-го порядка. Выберем в нем произвольные
$k$ строк (или столбцов), причем
$k leq n-1$ . Тогда сумма произведений всех
миноров
$k$-го порядка, которые содержатся в выбранных
$k$ строках (столбцах), на их
алгебраические дополнения равна определителю.
Пример
Задание. Используя теорему Лапласа, вычислить определитель
$left| begin{array}{rrrrr}{2} & {3} & {0} & {4} & {5} \ {0} & {1} & {0} & {-1} & {2} \ {3} & {2} & {1} & {0} & {1} \ {0} & {4} & {0} & {-5} & {0} \ {1} & {1} & {2} & {-2} & {1}end{array}right|$
Решение. Выберем в данном определителе пятого порядка две строки –
вторую и третью, тогда получаем (слагаемые, которые равны нулю, опускаем):
$$left| begin{array}{rrrrr}{2} & {3} & {0} & {4} & {5} \ {0} & {1} & {0} & {-1} & {2} \ {3} & {2} & {1} & {0} & {1} \ {0} & {4} & {0} & {-5} & {0} \ {1} & {1} & {2} & {-2} & {1}end{array}right|=left| begin{array}{cc}{1} & {-1} \ {4} & {-5}end{array}right| cdot(-1)^{2+4+2+4} cdot left| begin{array}{ccc}{2} & {0} & {5} \ {3} & {1} & {1} \ {1} & {2} & {1}end{array}right|+$$
$$+left| begin{array}{ll}{1} & {2} \ {4} & {0}end{array}right| cdot(-1)^{2+4+2+5} cdot left| begin{array}{rrr}{2} & {0} & {4} \ {3} & {1} & {0} \ {1} & {2} & {-2}end{array}right|+left| begin{array}{cc}{-1} & {2} \ {-5} & {0}end{array}right| cdot(-1)^{2+4+5} cdot left| begin{array}{ccc}{2} & {3} & {0} \ {3} & {2} & {1} \ {1} & {1} & {2}end{array}right|=$$
$$=-23+128+90=195$$
Ответ. $left| begin{array}{rrrrr}{2} & {3} & {0} & {4} & {5} \ {0} & {1} & {0} & {-1} & {2} \ {3} & {2} & {1} & {0} & {1} \ {0} & {4} & {0} & {-5} & {0} \ {1} & {1} & {2} & {-2} & {1}end{array}right|=195$
Читать дальше: обратная матрица.
Определитель матрицы: алгоритм и примеры вычисления определителя матрицы
Перед тем как находить и считать определитель, дадим определение определителю матрицы.
Что такое определитель матрицы или детерминант матрицы? Определитель матрицы — это некоторое число, с которым можно сопоставить любую квадратную матрицу А=(aij)n×n.
|А|, ∆, det A – символы, которыми обозначают определитель матрицы.
Как найти определитель матрицы? Вычислить определитель или найти определитель можно с помощью разных способов (в том числе онлайн и при помощи калькулятора). Конкретный способ поиска и того, как решать, выбирают в зависимости от порядка матрицы.
Определитель матрицы второго порядка можно вычислять по формуле:
А=1-231.
Решение матрицы:
det A=1-231=1×1-3×(-2)=1+6=7
Определитель матрицы 3-го порядка: правило треугольника
Нахождение определителя матрицы 3-го порядка осуществляется по одному из правил:
- он может считаться по правилу треугольника;
- расчет также проводится по правилу Саррюса.
Как найти определитель матрицы третьего порядка по методу треугольника (определитель матрицы 3×3)?
а11а12а13а21а22а23а31а32а33=a11×a22×a33+a31×a12×a23+a21×a32×a13-a31×a22×a13-a21×a12×a33-a11×a23×a32
А=13402115-1
Решение:
det A=13402115-1=1×2×(-2)+1×3×1+4×0×5-1×2×4-0×3×(-1)-5×1×1=(-2)+3+0-8-0-5=-12
Правило Саррюса
Чтобы вычислить определитель по методу Саррюса, необходимо учесть некоторые условия и выполнить следующие действия:
- дописать слева от определителя два первых столбца;
- перемножить элементы, которые расположены на главной диагонали и параллельных ей диагоналях, взяв произведения со знаком «+»;
- перемножить элементы, которые расположены на побочных диагоналях и параллельных им, взяв произведения со знаком «—».
а11а12а13а21а22а23а31а32а33=a11×a22×a33+a31×a12×a23+a21×a32×a13-a31×a22×a13-a21×a12×a33-a11×a23×a32
А=134021-25-11302-25=1×2×(-1)+3×1×(-2)+4×0×5-4×2×(-2)-1×1×5-3×0×(-1)=-2-6+0+16-5-0=3
Методы разложения по элементам строки и столбца
Чтобы вычислить определитель матрицы четвертого порядка, можно воспользоваться одним из 2-х способов:
- разложением по элементам строки;
- разложением по элементам столбца.
Представленные способы определяют вычисление определителя n как вычисление определителя порядка n-1 за счет представления определителя суммой произведений элементов строки (столбца) на их алгебраические дополнения.
Разложение матрицы по элементам строки:
det A=ai1×Ai1+ai2×Ai2+…+аin×Аin
Разложение матрицы по элементам столбца:
det A=а1i×А1i+а2i×А2i+…+аni×Аni
Если раскладывать матрицу по элементам строки (столбца), необходимо выбирать строку (столбец), в которой(-ом) есть нули.
А=01-132100-24513210
Решение:
- раскладываем по 2-ой строке:
А=01-132100-24513210=2×(-1)3×1-13-251310=-2×1-13451210+1×0-13-251310
- раскладываем по 4-му столбцу:
А=01-132100-24513210=3×(-1)5×210-245321+1×(-1)7×01-1210321=-3×210-245321-1×01-1210321
Свойства определителя
Свойства определителя:
- если преобразовывать столбцы или строки незначительными действиями, то это не влияет на значение определителя;
- если поменять местами строки и столбцы, то знак поменяется на противоположный;
- определитель треугольной матрицы представляет собой произведение элементов, которые расположены на главной диагонали.
В рамках темы советуем обратиться к модулю определителя.
А=134021005
Решение:
det А=134021005=1×5×2=10
Матричныый определитель, который содержит нулевой столбец, равный нулю (представляет собой минор).
Преподаватель математики и информатики. Кафедра бизнес-информатики Российского университета транспорта
Найти определитель (детерминант) матрицы онлайн
На данной странице калькулятор поможет найти определитель матрицы онлайн с подробным решением. При решении можно выбрать правило треугольника, правило Саррюса. Разложение определителя по строке или столбцу. Приведение определителя к треугольному виду. Для расчета задайте целые или десятичные числа.
Определитель матрицы
Размерность матрицы:
Павило:
