Определители 2-го и 3-го порядков. Миноры и алгебраические дополнения. Свойства определителей.

Понятие определителя n-го порядка

Часто говорят также "определитель матрицы", поэтому сначала объясним, что такое матрица. Матрица - это прямоугольная таблица, составленная из чисел, которые нельзя менять местами. Квадратная матрица - таблица, у которой число строк и число столбцов одинаково. Определитель может быть только у квадратной матрицы.

Итак, пусть дана квадратная таблица, состоящая из чисел, расположенных в n строках (горизонтальных рядах) и в n столбцах (вертикальных рядах). С помощью этих чисел по некоторым правилам, которые мы изучим ниже, находят число, которое и называют определителем n-го порядка и обозначают следующим образом:

                    (1)

Числа   называют элементами определителя (1) (первый индекс означает номер строки, второй – номер столбца, на пересечении которых стоит элемент; i = 1, 2, ..., n;  j = 1, 2, ..., n). Порядок определителя – это число его строк и столбцов.

Свойство 1. При замене строк столбцами (транспонировании) значение определителя не изменится, т.е.

Свойство 2. Если хотя бы один ряд (строка или столбец) состоит из нулей, то определитель равен нулю. Доказательство очевидно.

В самом деле, тогда в каждом члене определителя один из множителей будет нуль.

Свойство 3. Если в определителе поменять местами два соседних параллельных ряда (строки или столбцы), то определитель поменяет знак на противоположный, т.е.

 

Свойство 4. Если в определителе имеются два одинаковых параллельных ряда, то определитель равен нулю:

Свойство 5. Если в определителе два параллельных ряда пропорциональны, то определитель равен нулю:

Свойство 6. Если все элементы определителя, стоящие в одном ряду, умножить на одно и то же число, то значение определителя изменится в это число раз:

Следствие. Общий множитель, содержащийся во всех элементах одного ряда, можно вынести за знак определителя, например:

 

Свойство 7. Если в определителе все элементы одного ряда представлены в виде суммы двух слагаемых, то он равен сумме двух определителей:

Свойство 8. Если к элементам какого-либо ряда прибавить произведение соответствующих элементов параллельного ряда на постоянный множитель, то значение определителя не изменится:

Свойство 9. Если к элементам i-го ряда прибавить линейную комбинацию соответствующих элементов нескольких параллельных рядов, то значение определителя не изменится:

Справедливость этого равенства вытекает из свойства 8.

Миноры и алгебраические дополнения.

Определение. Если в определителе n-го порядка выбрать произвольно pстрок и p столбцов (p < n), то элементы, находящиеся на пересечении этих строк и столбцов, образуют матрицу порядка  .

Определитель этой матрицы называется минором исходного определителя. Например, рассмотрим определитель  :

Из строк и столбцов с чётными номерами построим матрицу:

Определитель

называется минором определителя  . Получили минор второго порядка. Ясно, что из    можно построить различные миноры первого, второго и третьего порядка.

Если взять элемент   и вычеркнуть в определителе  строку и столбец, на пересечении которых он стоит, то получим минор, называемый минором элемента  , который обозначим через  :

.

Если минор   умножить на   , где 3 + 2 – сумма номеров строки и столбца, на пересечении которых стоит элемент   то полученное произведение называется алгебраическим дополнением элемента  и обозначается  ,

т.е.

Вообще, минор элемента   будем обозначать  , а алгебраическое дополнение   ,

причём

                  (4)

Для примера вычислим алгебраические дополнения элементов   и   определителя третьего порядка  :

По формуле (4) получим

 

Для вычисления определителя n-го порядка полезно знать следующую теорему: определитель равен сумме произведений элементов какой-либо строки на их алгебраические дополнения, т.е.

(i = 1, 2, ..., n)

9