3. Свойства определителя

Определитель обладает рядом свойств:

1. Определитель не изменяется при транспортировании матриц (строк и столбцов).

2. Если один из столбцов (строк) состоит из нулей, то определитель равен нулю.

3. Если один из определителей получен из другого определителя перестановкой двух столбцов (строк), то определители отличаются друг от друга знаком.

4. Если все элементы какого-либо i-го столбца (строки) определителя являются суммами двух слагаемых, то такой определитель равен сумме двух определителей в первом из которых в качестве i-го столбца (строки) взяты первые слагаемые, а во втором – вторые слагаемые; при этом элементы всех остальных строк (столбцов) у каждого из трёх определителей одинаковы.

5. Определитель, содержащий два пропорциональных, в частности два равных, столбца (строки), равен нулю.

6. Определитель не меняется, если к какому-нибудь столбцу (строке) прибавить линейную комбинацию других столбцов (строк).

7. Если все элементы какого-нибудь столбца (строки) определителя умножить на некоторое число k, то есть весь определитель умножается на k, то общий множитель любой строки или любого столбца можно выносить за знак определителя.

4. Доказательства свойств определителя

Свойство №1: Определитель не изменяется при транспортировании матриц (строк и столбцов).

Доказательство:

Опр. Матрицы A_ji называется транспонированной матрицей A_ij

= det A = det A^T

det A = det A^T

Выберем любое слагаемое из суммы определителя.

a_1i a_2j … a_nk

a_i1 a_j2 … a_kn  сумме det A^T

Следовательно определители равны.

Свойство №2: Если один из столбцов (строк) состоит из нулей, то определитель равен нулю.

Доказательство:

Пусть дана матрица, один столбец которой равен 0.

=detA подсчитаем определитель данной матрицы.

Подсчитаем определитель данной матрицы, используя правило равнобедренных треугольников, основания которых параллельны главной и побочной диагоналям.

=0*а₂₂*а₃₃+а₁₂*а₂₃*0+а₃₂*а₁₃*0 = 0

=-(а₁₃*а₂₂*0+а₁₂*а₃₃*0+а₂₃*а₃₂*0)=0

Свойство доказано.

Свойство №3: Если один из определителей получен из другого определителя перестановкой двух столбцов (строк), то определители отличаются друг от друга знаком.

Доказательство: Возьмём матрицу определитель которой равен detA и переставим в ней 2 столбца. Получим:

,после перестановки получим: .

Посчитаем определители обеих матриц. Получим:

det A=(-1)⁰*((a₁₁*a₂₂*a₃₃+a₁₂*a₂₃*a₃₁+a₂₁*a₃₂*a₁₃)-(a₁₃*a₂₂*a₃₁+a₂₁*a₁₂*a₃₃+a₃₂*a₂₃*a₁₁))

det B=(-1)²*((a₃₁*a₂₂*a₁₃+a₂₁*a₁₂*a₃₃+a₃₂*a₂₃*a₁₁)-(a₃₃*a₂₂*a₁₁+a₁₂*a₂₃*a₃₁+a₂₁*a₃₂*a₁₃))

(a₁₁*a₂₂*a₃₃+a₁₂*a₂₃*a₃₁+a₂₁*a₃₂*a₁₃)-(a₁₃*a₂₂*a₃₁+a₂₁*a₁₂*a₃₃+a₃₂*a₂₃*a₁₁) +(a₃₁*a₂₂*a₁₃+a₂₁*a₁₂*a₃₃+a₃₂*a₂₃*a₁₁)-(a₃₃*a₂₂*a₁₁+a₁₂*a₂₃*a₃₁+a₂₁*a₃₂*a₁₃)=0

Получили, что det A=-det B.

Свойство доказано.

Свойство №4: Если все элементы какого-либо i-го столбца (строки) определителя являются суммами двух слагаемых, то такой определитель равен сумме двух определителей в первом из которых в качестве i-го столбца (строки) взяты первые слагаемые, а во втором – вторые слагаемые; при этом элементы всех остальных строк (столбцов) у каждого из трёх определителей одинаковы.

Доказательство:

Возьмём матрицу, в которой элементы первого столбца равны a_ij+b_j и посчитаем её определитель.

.

Раскроем скобки и приведём подобные слагаемые.

.

То есть: .

Свойство доказано.

Свойство №5: Определитель, содержащий два пропорциональных, в частности два равных, столбца (строки), равен нулю.

Доказательство:

Пусть дан определитель detA≠0, содержащий две равные строки.

= detA ; =

Поменяем местами эти равные строки. Получим новый определитель.

.

Так как данный определитель получен из определителя detA перестановкой строк, то из предыдущего свойства следует, что полученный определитель принимает значение –detA. В то же время, количество слагаемых и модуль значений определителей detA и –detA равны, то справедливо будет равенство detA=-detA. Из данного равенства следует что detA=0. Свойство доказано.

Свойство №6: Определитель не меняется, если к какому-нибудь столбцу (строке) прибавить линейную комбинацию других столбцов (строк).

Доказательство:

Возьмём матрицу коэффициентов и посчитаем её определитель.

Прибавим к первому столбцу третий. Получим новую матрицу.

.

Посчитаем её определитель.

.

Свойство №7: Если все элементы какого-нибудь столбца (строки) определителя умножить на некоторое число k, то есть весь определитель умножается на k, то общий множитель любой строки или любого столбца можно выносить за знак определителя.

Доказательство: Возьмём матрицу и посчитаем её определитель.

То есть.

Свойство доказано.