行列式
行列式是多线性的体积函数,其展开公式与克拉默法则给出线性方程组的显式解,行列式为 0 恰对应矩阵不可逆。
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01定义
行列式是方阵的多线性交替函数:它度量线性变换对体积的伸缩率与定向。 恰对应「映射压扁了空间」(不可逆);展开公式与克拉默法则给出方程组的显式解。
02核心要点
01
公理化定义
行列式由三条公理唯一决定:对各行多线性、交换两行变号、单位阵为 1——由此推出莱布尼茨公式 。
02
判别可逆
行(列)线性相关 不可逆 有非零解——一个数串起线性代数的全部「退化」情形。
03
克拉默法则
:用行列式显式给出方程组解;理论上优美,数值上被消元法取代,但它在解析推导中不可或缺。
03关键公式
04历史沿革
关孝和(1683)与莱布尼茨(1693)几乎同时独立发明行列式以解方程组;克莱姆 1750 年给出以其命名的法则;现代公理化表述归功于外尔斯特拉斯与格拉斯曼。
05应用与延伸
雅可比行列式是多元换元积分的伸缩因子;特征多项式 由行列式定义;判别式、外代数与微分形式都以行列式思想为根。
06交互演示
有向面积 = det(a, b)拖 b 的 x 分量:平行四边形面积随行列式变化,共线时归零