Как найти детерминант матрицы 3 на 3: Определитель матрицы 3 на 3 – Онлайн калькулятор. Определитель матрицы. Детерминант матрицы.

Определитель матрицы 3 на 3

Определение 1

Детерминант матрицы (не путайте с дискриминантом для квадратных уравнений) — это определённая матричная характеристика. Иногда вместо термина «детерминант» также используется понятие «определитель».

Детерминант можно посчитать только для квадратных матриц, поэтому при постановке вопроса о нахождении детерминанта для матрицы с размерностью 3 имеют в виду именно квадратную матрицу.

Ниже мы рассмотрим различные способы нахождения определителя 3х3.

Разложение определителя матрицы по строчке

Этот метод сложнее на словах, чем на деле.

Суть его в том, что определитель записывается как сумма произведений элементов первой или любой другой строчки и соответствующих им определителей размером 2 на 2.

Определитель для каждого произведения состоит из элементов, записанных без элементов той строчки и столбца, в которых стоит единичный элемент-множитель.

Также можно осуществлять разложение не только по первой строчке, но и по любой другой или даже столбцу.

Чтобы определить знак, который записывается перед очередным произведением, необходимо помнить, что знаки при элементах чередуются, у первого элемента первой строки — плюс.

То есть произведение при первом элементе первой строчки будет записываться положительным.

Пример 1

Вычислите определитель для $M$ разложением по любой строчке:

$M = \begin{pmatrix} -1 & 2 & 5 \\ 7 & -4 & 3 \\ -5 & 0 & 10 \\ \end{pmatrix}$

Решение:

Рисунок 1. Пример матрицы 3х3. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

В последней строчке присутствует нуль, поэтому удобно будет сделать разложение именно по ней:

$Δ= (-5) \cdot \begin{array}{|cc|} 2 & 5 \\ -4 & 3 \\ \end{array} – 0 \cdot \begin{array} {|cc|} — 1 & 5 \\ 7 & 3 \\ \end{array} + 10 \cdot \begin{array}{|cc|} -1 & 2 \\ 7 & -4 \\ \end{array} = ( — 5 \cdot (6 + 20) – 0 + 10 \cdot (4 – 14) = (-5) \cdot 26 – 0 – 100 = -230$.

Способ «по-французски»: правило Саррюса

Самый легко запоминаемый способ.

Первые два столбика матрицы переписываются рядом справа с исходной матрицей, а дальше рассматриваются левые и правые образуемые диагонали.

Тройки произведений чисел с розовых диагоналей записываются с плюсом, а с синих – с минусом.

Рисунок 2. Как посчитать матрицу 3 на 3. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Пример 2

Посчитайте определитель $М$ этим методом.

Решение:

$Δ = (-1) \cdot (-4) \cdot 10 + 2 \cdot 3 \cdot (-5) + 5 \cdot 7 \cdot 0 – 2 \cdot 7 \cdot 10 — (-1) \cdot 3 \cdot 0 – 5 \cdot (-4) \cdot (-5) = 40 – 30 + 0 -140 – 0 – 100 = 230$.

Мнемоническое правило с треугольниками

Несколько более сложный способ для запоминания в отличие от предыдущего.

Суть его в том, что произведения троек значений с главной диагонали и с двух треугольников, одна из сторон для каждого параллельна главной диагонали, записываются с плюсом, а с минусом записываются те произведения, что на побочной диагонали и двух треугольниках с параллельными ей сторонами (смотрите рисунок).

Рисунок 3. Как найти детерминант матрицы 3 на 3. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Приведение матричной таблицы к треугольной

В этом методе нужно получить матрицу, элементы которой сверху или снизу от главной диагонали равны нулю.

Пример 3

Найти определитель для М с помощью получения треугольной матрицы.

Решение:

Вспомним свойство определителя: из любой строки или столбца можно вынести общий для этой строчки или столбца множитель.

Поэтому:

$\begin{array} {|ccc|} -1 & 2 & 5 \\ 7 & -4 & 3 \\ -5 & 0 & 10 \\ \end{array} = \begin{array} {|ccc|} -1 & 2 & 5 \\ 7 & -4 & 3 \\ -1 \cdot 5 & 0 \cdot 5 & 2 \cdot 5 \\ \end{array}= 5 \cdot \begin{array} {|ccc|} -1 & 2 & 5 \\ 7 & -4 & 3 \\ -1 & 0 & 2 \\ \end{array} = 5 \cdot \begin{array} {|ccc|} -1 & 1 \cdot 2 & 5 \\ 7 & -2 \cdot 2 & 3 \\ -1 & 0 \cdot 2 & 2 \\ \end{array}= 10 \cdot \begin{array} {|ccc|} -1 & 1 & 5 \\ 7 & -2 & 3 \\ -1 & 0 & 2 \\ \end{array}$.

Теперь преобразуем полученную таблицу, для этого начинаем приводить к нулям элементы крайнего левого столбца. Строчки для удобства будем записывать как (n), где n — это номер строчки.

1) (2) $\cdot \frac17$ + (3), результат запишем в третьей строчке:

$ \begin{array} {|ccc|} -1 & 1 & 5 \\ 7 & -2 & 3 \\ 0 & -\frac27 & \frac{17}{7} \\ \end{array}$ ;

2) (1) $ \cdot 7$ + (2), полученное запишем во второй строчке:

$ \begin{array} {|ccc|} -1 & 1 & 5 \\ 0 & 5 & 38 \\ 0 & -\frac27 & \frac{17}{7} \\ \end{array}$ ;

3) (2) $\cdot \frac{2}{35}$ + (3)$, пишем в 3-ью:, пишем в 3-ью:

$ \begin{array} {|ccc|} -1 & 1 & 5 \\ 0 & 5 & 38 \\ 0 & 0 & \frac{23}{5} \\ \end{array}$ ;

Получили матрицу нужного типа. Посчитаем $D$:

$Δ = 10 \cdot (-1) \cdot 5 \cdot \frac{23}{5} = -230$.

Во время использования данного способа внимательно следите за знаками, а также за порядком вычислений.

Теперь вы умеете решать определители матриц наиболее распространёнными способами.

Определитель матрицы.

Навигация по странице:

Определитель матрицы или детерминант матрицы — это одна из основных численных характеристик квадратной матрицы, применяемая при решении многих задач.

Определение.

Определителем матрицы n×n будет число:

det(A) =	Σ	(-1)N(α1,α2,…,αn)·aα11·aα22·…·aαnn
	(α1,α2,…,αn)

где (α₁,α₂,…,α_n) — перестановка чисел от 1 до n, N(α₁,α₂,…,α_n) — число инверсий в перестановке, суммирование идёт по всем возможным перестановкам порядка n.

Обозначение

Определитель матрици A обычно обозначается det(A), |A|, или ∆(A).

Свойства определителя матрицы

2. Определитель матрицы с двумя равными строками (столбцами) равен нулю.

3. Определитель матрицы с двумя пропорциональными строками (столбцами) равен нулю.

4. Определитель матрицы, содержащий нулевую строку (столбец), равен нулю.

5. Определитель матрицы равен нулю если две (или несколько) строк (столбцев) матрицы линейно зависимы.

6. При транспонировании значение определителя матрицы не меняется:

   det(A) = det(A^T)

7. Определитель обратной матрицы:

   det(A^-1) = det(A)^-1

8. Определитель матрицы не изменится, если к какой-то его строке (столбцу) прибавить другую строку (столбец), умноженную на некоторое число.

9. Определитель матрицы не изменится, если к какой-то его строке (столбцу) прибавить линейную комбинации других строк (столбцов).

10. Если поменять местами две строки (столбца) матрицы, то определитель матрицы поменяет знак.

11. Общий множитель в строке (столбце) можно выносить за знак определителя:

    a₁₁

    a₁₂…a_1na₂₁a₂₂…a_2n….k·a_i1k·a_i2…k·a_in….a_n1a_n2…a_nn = k·a₁₁a₁₂…a_1na₂₁a₂₂…a_2n….a_i1a_i2…a_in….a_n1a_n2…a_nn

12. Если квадратная матрица n-того порядка умножается на некоторое ненулевое число, то определитель полученной матрицы равен произведению определителя исходной матрицы на это число в n-той степени:

    B = k·A   =>   det(B) = kⁿ·det(A)

    где A матрица n×n, k — число.
13. Если каждый элемент в какой-то строке определителя равен сумме двух слагаемых, то исходный определитель равен сумме двух определителей, в которых вместо этой строки стоят первые и вторые слагаемые соответственно, а остальные строки совпадают с исходным определителем:

    a₁₁a₁₂

    …a_1na₂₁a₂₂…a_2n….b_i1 + c_i1b_i2 + c_i2…b_in + c_in….a_n1a_n2…a_nn = a₁₁a₁₂…a_1na₂₁a₂₂…a_2n….b_i1b_i2…b_in….a_n1a_n2…a_nn + a₁₁a₁₂…a_1na₂₁a₂₂…a_2n….c_i1c_i2…c_in….a_n1a_n2…a_nn

14. Определитель верхней (нижней) треугольной матрицы равен произведению его диагональных элементов.

15. Определитель произведения матриц равен произведению определителей этих матриц:

    det(A·B) = det(A)·det(B)

Методы вычисления определителя матрицы

Вычисление определителя матрицы 1×1

Правило:

Для матрицы первого порядка значение определителя равно значению элемента этой матрицы:

∆ = |a₁₁| = a₁₁

Вычисление определителя матрицы 2×2

Правило:

Для матрицы 2×2 значение определителя равно разности произведений элементов главной и побочной диагоналей:

∆ =

= a11·a22 — a12·a21

Пример 1.

Найти определитель матрицы A

A =

5 7 -4 1

Решение:

det(A) =

= 5·1 — 7·(-4) = 5 + 28 = 33

Вычисление определителя матрицы 3×3

Правило треугольника для вычисления определителя матрицы 3-тего порядка

Правило:

Для матрицы 3×3 значение определителя равно сумме произведений элементов главной диагонали и произведений элементов лежащих на треугольниках с гранью параллельной главной диагонали, от которой вычитается произведение элементов побочной диагонали и произведение элементов лежащих на треугольниках с гранью параллельной побочной диагонали.

+		–

∆ =

a11 a12 a13 a21 a22 a23 a31 a32 a33

=

=  a₁₁·a₂₂·a₃₃ + a₁₂·a₂₃·a₃₁ + a₁₃·a₂₁·a₃₂ — a₁₃·a₂₂·a₃₁ — a₁₁·a₂₃·a₃₂ — a₁₂·a₂₁·a₃₃

Правило Саррюса для вычисления определителя матрицы 3-тего порядка

Правило:

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»:

∆ =

a11 a12 a13 a11 a12 a21 a22 a23 a21 a22 a31 a32 a33 a31 a32

=

=  a₁₁·a₂₂·a₃₃ + a₁₂·a₂₃·a₃₁ + a₁₃·a₂₁·a₃₂ — a₁₃·a₂₂·a₃₁ — a₁₁·a₂₃·a₃₂ - a₁₂·a₂₁·a₃₃

Пример 2.

Найти определитель матрицы A = 571-410203

Решение:

det(A) = 571-410203 = 5·1·3 + 7·0·2 + 1·(-4)·0 — 1·1·2 — 5·0·0 — 7·(-4)·3 = 15 + 0 + 0 — 2 — 0 + 84 = 97

Вычисление определителя матрицы произвольного размера

Разложение определителя по строке или столбцу

Правило:

Определитель матрицы равен сумме произведений элементов строки определителя на их алгебраические дополнения:

	n
det(A) =	Σ	aij·Aij	— разложение по i-той строке
	j = 1

Правило:

Определитель матрицы равен сумме произведений элементов столбца определителя на их алгебраические дополнения:

	n
det(A) =	Σ	aij·Aij	— разложение по j-тому столбцу
	i = 1

При разложение определителя матрицы обычно выбирают ту строку/столбец, в которой/ом максимальное количество нулевых элементов.

Пример 3.

Найти определитель матрицы A

A =	2 4 1 0 2 1 2 1 1

Решение: Вычислим определитель матрицы разложив его по первому столбцу:

= 2·(-1)¹⁺¹· 2111 + 0·(-1)²⁺¹· 4111 + 2·(-1)³⁺¹· 4121 =

= 2·(2·1 — 1·1) + 2·(4·1 — 2·1) = 2·(2 — 1) + 2·(4 — 2) = 2·1 + 2·2 = 2 + 4 = 6

Пример 4.

Найти определитель матрицы A

A = 2411020021134023

Решение: Вычислим определитель матрицы, разложив его по второй строке (в ней больше всего нулей):

det(A) = 2411020021134023 = — 0· 411113023 + 2· 211213423 — 0· 241213403 + 0· 241211402 =

= 2·(2·1·3 + 1·3·4 + 1·2·2 — 1·1·4 — 2·3·2 — 1·2·3) = 2·(6 +12 + 4 — 4 — 12 — 6) = 2·0 = 0

Приведение определителя к треугольному виду

Правило:

Используя свойства определителя для элементарных преобразований над строками и столбцами 8 — 11, определитель приводится к треугольному виду, и тогда его значение будет равно произведению элементов стоящих на главной диагонали.

Пример 5.

Найти определитель матрицы A приведением его к треугольному виду

A = 2411021021134023

Решение:

det(A) = 2411021021134023

Сначала получим нули в первом столбце под главной диагональю. Для этого отнимем от 3-тей строки 1-ую строку, а от 4-той строки 1-ую строку, умноженную на 2:

det(A) = 241102102 — 21 — 41 — 13 — 14 — 2·20 — 4·22 — 1·23 — 1·2 = 241102100-3020-801

Получим нули во втором столбце под главной диагональю. Для этого поменяем местами 2-ой и 3-тий столбцы (при этом детерминант сменит знак на противоположный):

det(A) = — 2141012000-3200-81

Получим нули в третьем столбце под главной диагональю. Для этого к 3-ему столбцу добавим 4-тий столбец, умноженный на 8:

det(A) = — 214 + 1·81012 + 0·8000-3 + 2·8200-8 + 1·81 = — 211210120001320001 = -2·1·13·1 = -26

Теорема Лапласа

Теорема:

Пусть ∆ — определитель n-ого порядка. Выберем в нем произвольные k строк (столбцов), причем k < n. Тогда сумма произведений всех миноров k-ого порядка, которые содержатся в выбранных строках (столбцах), на их алгебраические дополнения равна определителю.

Присоединяйтесь

© 2011-2020 Довжик Михаил
Копирование материалов запрещено.

Добро пожаловать на OnlineMSchool.
Меня зовут Довжик Михаил Викторович. Я владелец и автор этого сайта, мною написан весь теоретический материал, а также разработаны онлайн упражнения и калькуляторы, которыми Вы можете воспользоваться для изучения математики.

Если Вы хотите связаться со мной, имеете вопросы, предложения или хотите помочь развивать сайт OnlineMSchool пишите мне [email protected]

Определитель матрицы 3 на 3. Калькулятор

Найти определитель матрицы 3*3 можно быстро по правилу треугольника

Определители обозначают следующими знаками

Примеры вычисления определителей

Пример 1. Найти определитель матрицы

Решение: Применяем правило треугольника для нахождения определителя

Определитель равен 11.
Приведенная схема пригодиться Вам для вычисления определителя матрицы 3 * 3. Все что Вам нужно — подставить свои значения.

 

Пример 2. Вычислить определитель матрицы

Решение: В целях научить Вас чему-то новому, найдем определитель матрицы по правилу Саррюса.

Схема вычислений приведена выше поэтому копировать ее не будем, а лишь распишем в деталях. Для этого дописываем к стандартному определителю два первых столбца и выполняем следующие расчеты.

В результате вычислений определитель равен нулю.

Пример 3. Найти определитель матрицы 3*3
Решение: Применяем правило треугольника для нахождения определителя

Определитель равен -161.

Пример 4. Вычислить определитель матрицы

Решение: Находим определитель матрицы 3*3 по правилу треугольников

 

Пример 5. Найти определитель матрицы

Решение: Матрица имеет несколько нулевых элементов. Такие матрицы называют разреженными. Для уменьшения количества операций вычислим определитель через алгебраические дополнения ко второму строки или столбца.

Проще уже не может быть.

 

Пример 6. Доказать что определитель матрицы А равен 3

Решение: Матрица содержит два нулевых элементы, поэтому можем найти определитель через алгебраические дополнения. Разложим определитель по элементам первого столбца.

Определитель равен 3 что и требовалось доказать.

 

Пример 7. Найти определитель матрицы
Решение:По предварительной схеме определитель матрицы вычисляем через алгебраические дополнения первой строки или третьего столбца. выполняем вычисления

Определитель равен 39.

Пример 8. При каких значениях параметра а определитель матрицы равен нулю

Решение: По правилу треугольников находим определитель

По условию приравниваем определитель к нулю и находим параметр

Параметры при которых определитель обращается в нуль уровне a=-3;a=3.

Пример 9. Найти определитель матрицы

Решение: Найдем определитель матрицы по правилу треугольников и через алгебраические дополнения. По первой схеме получим

Теперь разложим с помощью алгебраических дополнений, например, третьим столбцом. Он удобен тем, что содержит самые элементы матрицы. Находим определитель
Сравнением количества расчетов убеждаемся, что в таких случаях целесообразнее использовать правило треугольников. Вычисления проще и меньше вероятность сделать ошибку.

Для разреженных матриц или большего порядка блочных стоит применять расписание определителя по строке или столбцу.
И напоследок бонус от нас — калькулятор YukhymCalc.

С его помощью Вы легко проверите правильность исчисления основных операций с матрицами, а также сможете найти определитель матрицы и обратную матрицу. Для матриц 3*3 используется правило треугольников, для 4*4 — расписание определителя через элементы первой строки. Меню довольно простое и интуитивно понятное.
Определитель 7 задачу через матричный калькулятор иметь следующий вид

Как видите преимущество матричного калькулятора перед другими, в том числе онлайн калькуляторами, в том, что Вы видите все

Определитель — Википедия

В линейной алгебре определи́тель (или детермина́нт) — это скалярная величина, которая может быть вычислена и поставлена в однозначное соответствие любой квадратной матрице. Определитель матрицы А обозначается как det(A){\displaystyle \det(A)}, |A|{\displaystyle |A|} или Δ(A){\displaystyle \Delta (A)}^[1].

Определитель квадратной матрицы A{\displaystyle A} размеров n×n{\displaystyle n\times n}, заданной над коммутативным кольцом R{\displaystyle R}, является элементом кольца R{\displaystyle R}, вычисляемым по формуле, приведённой ниже.

Он «определяет» свойства матрицы A{\displaystyle A}. В частности, матрица A{\displaystyle A} обратима тогда и только тогда, когда её определитель является обратимым элементом кольца R{\displaystyle R}.

В случае, когда R{\displaystyle R} — поле, определитель матрицы A{\displaystyle A} равен нулю тогда и только тогда, когда ранг матрицы A{\displaystyle A} меньше n{\displaystyle n} или когда системы строк и столбцов матрицы A{\displaystyle A} являются линейно зависимыми.

Теория определителей возникла в связи с задачей решения систем линейных уравнений.

К понятию определителя близко подошли авторы древнекитайского учебника «Математика в девяти книгах»^[2].

В Европе определители матриц 2×2 встречаются у Кардано в XVI веке. Для старших размерностей определены Лейбницем в 1693 году. Первая публикация принадлежит Крамеру. Теория определителей создана Вандермондом, Лапласом, Коши и Якоби. Термин «определитель» встречается впервые у Гаусса.

Японский математик Сэки Такакадзу ввёл определители независимо в 1683 году^[3].

Через перестановки[править | править код]

Для квадратной матрицы A=(aij){\displaystyle A=(a_{ij})} размера n×n{\displaystyle n\times n} её определитель detA{\displaystyle \det A} вычисляется по формуле:

detA=∑α1,α2,…,αn(−1)N(α1,α2,…,αn)⋅a1α1a2α2…anαn{\displaystyle \det A=\sum _{\alpha _{1},\alpha _{2},\ldots ,\alpha _{n}}(-1)^{N(\alpha _{1},\alpha _{2},\ldots ,\alpha _{n})}\cdot a_{1\alpha _{1}}a_{2\alpha _{2}}\dots a_{n\alpha _{n}}},

где суммирование проводится по всем перестановкам α1,α2,…,αn{\displaystyle \alpha _{1},\alpha _{2},\ldots ,\alpha _{n}} чисел 1,2,…,n{\displaystyle 1,2,\dots ,n}, а N(α1,α2,…,αn){\displaystyle N(\alpha _{1},\alpha _{2},\ldots ,\alpha _{n})} обозначает число инверсий в перестановке α1,α2,…,αn{\displaystyle \alpha _{1},\alpha _{2},\ldots ,\alpha _{n}}.

Таким образом, в определитель входит n!{\displaystyle n!} слагаемых, которые также называют «членами определителя».

Эквивалентная формула:

detA=∑i1,i2,…,in=1nεi1i2…in⋅a1i1a2i2…anin{\displaystyle \det A=\sum _{i_{1},i_{2},\ldots ,i_{n}=1}^{n}\varepsilon _{i_{1}i_{2}\dots i_{n}}\cdot a_{1i_{1}}a_{2i_{2}}\dots a_{ni_{n}}},

где коэффициент εi1i2…in{\displaystyle \varepsilon _{i_{1}i_{2}\dots i_{n}}} — символ Леви-Чивиты — равен:

0, если не все индексы i1,i2,…,in{\displaystyle i_{1},i_{2},\ldots ,i_{n}} различны,

1, если все индексы i1,i2,…,in{\displaystyle i_{1},i_{2},\ldots ,i_{n}} различны и подстановка (12…ni1i2…in)∈Sn{\displaystyle {\begin{pmatrix}1&2&\dots &n\\i_{1}&i_{2}&\dots &i_{n}\end{pmatrix}}\in S_{n}} чётна,

−1, если все индексы i1,i2,…,in{\displaystyle i_{1},i_{2},\ldots ,i_{n}} различны и подстановка (12…ni1i2…in)∈Sn{\displaystyle {\begin{pmatrix}1&2&\dots &n\\i_{1}&i_{2}&\dots &i_{n}\end{pmatrix}}\in S_{n}} нечётна.

Аксиоматическое построение (определение на основе свойств)[править | править код]

Понятие определителя может быть введено на основе его свойств. А именно, определителем вещественной матрицы называется функция det:Rn×n→R{\displaystyle \det :\mathbb {R} ^{n\times n}\rightarrow \mathbb {R} }, обладающая следующими тремя свойствами^[4]:

1. det(A){\displaystyle \det(A)} — кососимметрическая функция строк (столбцов) матрицы A{\displaystyle A}.
2. det(A){\displaystyle \det(A)} — полилинейная функция строк (столбцов) матрицы A{\displaystyle A}.
3. det(E)=1{\displaystyle \det(E)=1}, где E{\displaystyle E} — единичная n×n{\displaystyle n\times n}-матрица.

Для матрицы первого порядка значение детерминанта равно единственному элементу этой матрицы:

Δ=|a11|=a11{\displaystyle \Delta ={\begin{vmatrix}a_{11}\end{vmatrix}}=a_{11}}

Матрицы 2 x 2[править | править код]

Схема расчета определителя матрицы 2×2.		Площадь параллелограмма равна модулю определителя матрицы, образованной векторами — сторонами параллелограмма.

Для матрицы 2×2{\displaystyle 2\times 2} определитель вычисляется как:

Δ=|abcd|=ad−bc{\displaystyle \Delta ={\begin{vmatrix}a&b\\c&d\end{vmatrix}}=ad-bc}

Эта матрица A может быть рассмотрена как матрица линейного отображения, преобразующего единичный квадрат в параллелограмм с вершинами (0, 0), (a, b), (a + c, b + d), и (c, d).

Абсолютное значение определителя |ad−bc|{\displaystyle |ad-bc|} равно площади этого параллелограмма, и, таким образом, отражает коэффициент, на который масштабируются площади при преобразовании A.

Значение определителя со знаком (ориентированная площадь параллелограмма) помимо коэффициента масштабирования также показывает, выполняет ли преобразование A отражение.

Матрицы 3 x 3[править | править код]

Определитель матрицы 3×3{\displaystyle 3\times 3} можно вычислить по формуле:

Δ=|a11a12a13a21a22a23a31a32a33|=a11|a22a23a32a33|−a12|a21a23a31a33|+a13|a21a22a31a32|={\displaystyle \Delta ={\begin{vmatrix}a_{11}&a_{12}&a_{13}\\a_{21}&a_{22}&a_{23}\\a_{31}&a_{32}&a_{33}\end{vmatrix}}=a_{11}{\begin{vmatrix}a_{22}&a_{23}\\a_{32}&a_{33}\end{vmatrix}}-a_{12}{\begin{vmatrix}a_{21}&a_{23}\\a_{31}&a_{33}\end{vmatrix}}+a_{13}{\begin{vmatrix}a_{21}&a_{22}\\a_{31}&a_{32}\end{vmatrix}}=}

=a11a22a33−a11a23a32−a12a21a33+a12a23a31+a13a21a32−a13a22a31{\displaystyle =a_{11}a_{22}a_{33}-a_{11}a_{23}a_{32}-a_{12}a_{21}a_{33}+a_{12}a_{23}a_{31}+a_{13}a_{21}a_{32}-a_{13}a_{22}a_{31}}

Для более удобного вычисления определителя третьего порядка можно воспользоваться правилом Саррюса или правилом треугольника.

Определитель матрицы, составленной из векторов a,b,c{\displaystyle \mathbf {a} ,\mathbf {b} ,\mathbf {c} } равен их смешанному произведению в правой декартовой системе координат. Аналогично двумерному случаю, определитель такой матрицы равен ориентированному объёму параллелепипеда, натянутого на a,b,c{\displaystyle \mathbf {a} ,\mathbf {b} ,\mathbf {c} }.

Матрицы N×N{\displaystyle N\times N}[править | править код]

В общем случае, для матриц более высоких порядков (выше 2-го порядка) n×n{\displaystyle n\times n} определитель можно вычислить, применив следующую рекурсивную формулу:

Δ=∑j=1n(−1)1+ja1jM¯j1{\displaystyle \Delta =\sum _{j=1}^{n}(-1)^{1+j}a_{1j}{\bar {M}}_{j}^{1}}, где M¯j1{\displaystyle {\bar {M}}_{j}^{1}} — дополнительный минор к элементу a1j{\displaystyle a_{1j}}. Эта формула называется разложением по строке.

Легко доказать, что при транспонировании определитель матрицы не изменяется (иными словами, аналогичное разложение по первому столбцу также справедливо, то есть даёт такой же результат, как и разложение по первой строке):

Δ=∑i=1n(−1)i+1ai1M¯1i{\displaystyle \Delta =\sum _{i=1}^{n}(-1)^{i+1}a_{i1}{\bar {M}}_{1}^{i}}

Доказательство

Также справедливо и аналогичное разложение по любой строке (столбцу):

Δ=∑j=1n(−1)i+jaijM¯ji{\displaystyle \Delta =\sum _{j=1}^{n}(-1)^{i+j}a_{ij}{\bar {M}}_{j}^{i}}

Доказательство

Определитель матрицы 2×2, 3×3, 4×4…

Определитель (детерминант) квадратной матрицы A — это число, обладающее определенными свойствами, которое может быть получено из элементов матрицы рядом методов.

Обозначения

Пусть $ A = \begin{pmatrix} 1 & 4 & 2 \\ 5 & 3 & 7 \\ 6 & 2 & 1 \end{pmatrix}$

$det(A) = \left|A\right| = \begin{vmatrix} 1 & 4 & 2 \\ 5 & 3 & 7 \\ 6 & 2 & 1 \end{vmatrix}$

Свойства определителя

1. Если матрица имеет строку или столбец, все элементы которого равны нулю, то ее определитель равен 0.

   Пример 12
   $\begin{vmatrix} 1 & 4 & 2\\ 0 & 0 & 0\\ 3 & 9 & 5 \end{vmatrix}= 0$ или $\begin{vmatrix} 1 & 4 & 0\\ 4 & 2 & 0\\ 3 & 9 & 0 \end{vmatrix}=0$

2. Если в матрице есть две одинаковых строки или два одинаковых столбца, то ее определитель равен 0.

   Пример 13
   $\begin{vmatrix} 1 & 4 & 2\\ 1 & 4 & 2\\ 3 & 9 & 5 \end{vmatrix}= 0$ или $\begin{vmatrix} 1 & 4 & 1\\ 4 & 2 & 4\\ 3 & 9 & 3 \end{vmatrix}=0$

3. Если в матрице есть две пропорциональных строки или два пропорциональных столбца, то ее определитель равен 0.

   Пример 14
   $\begin{vmatrix} 1 & 4 & 2\\ 2 & 8 & 4\\ 3 & 9 & 5 \end{vmatrix}= 0$ (две первые строки пропорциональны)
   или
   $\begin{vmatrix} 8 & 4 & 7\\ 4 & 2 & 3\\ 18 & 9 & 8 \end{vmatrix}=0$ (два первых столбца пропорциональны)

4. Если некоторая строка (столбец) является суммой или разностью других строк (столбцов), то определитель равен 0.

   Пример 15
   $\begin{vmatrix} 1 & 4 & 2\\ 7 & 2 & 3\\ 8 & 6 & 5 \end{vmatrix}= 0$     $R_{1} +R_{2} =R_{3}$ или

   $ \begin{vmatrix} 9 & 12 & 3\\ 1 & 8 & 7\\ 5 & 7 & 2 \end{vmatrix}=0$     $C_{1}+C_{3}=C_{2}$

5. При вычислении определителя можно выносить общие множители целых строк или столбцов.

   Пример 16
   В определителе
   $\begin{vmatrix} 3 & 9 & 12\\ 5 & 1 & 8 \\ 7 & 4 & 2 \end{vmatrix}$, можно вынести множитель 3 из первой строки $(R_{1})$, тогда получаем:
   $3 \cdot \begin{vmatrix} 1 & 3 & 4\\ 5 & 1 & 8\\ 7 & 4 & 2 \end{vmatrix}$, затем выносим 2 из третьего столбца $(C_{3})$:
   $6\cdot \begin{vmatrix} 1 & 3 & 2\\ 5 & 1 & 4\\ 7 & 4 & 1 \end{vmatrix}$

6. При вычислении определителя можно прибавлять (отнимать) строки к другим строкам и столбцы к другим столбцам; определитель матрицы при этом не меняется.

   Пример 17
   $\begin{vmatrix} 1 & 5\\ 3 & 8 \end{vmatrix}$ $\xlongequal{R_{1}+R_{2}} \begin{vmatrix} 4 & 13\\ 3 & 8 \end{vmatrix}$
   Пример 18
   $\begin{vmatrix} 1 & 5\\ 3 & 8 \end{vmatrix}$ $\xlongequal{C_{1}+C_{2}} \begin{vmatrix} 6 & 5\\ 11 & 8 \end{vmatrix}$

7. При вычислении определителя можно прибавлять или отнимать строки и столбцы, умноженные на произвольный коэффициент.

   Пример 19
   $\begin{vmatrix} 1 & 5\\ 3 & 8 \end{vmatrix}$ $\xlongequal{2R_{1}+3R_{2}} \begin{vmatrix} 11 & 34\\ 3 & 8 \end{vmatrix}$

   Пример 20
   $\begin{vmatrix} 1 & 5\\ 3 & 8 \end{vmatrix}$ $\xlongequal{5C_{1}-C_{2}} \begin{vmatrix} 0 & 5\\ 7 & 8 \end{vmatrix}$

8. Определитель матрицы равен определителю транспонированной матрицы.
9. Определитель произведения двух квадратных матриц равен произведению определителей данных матриц.

Минор матрицы

Определитель матрицы, полученной вычеркиванием некоторых строк и столбцов матрицы, называется минором этой матрицы.

Пример 21
$A=\begin{pmatrix} 1 & 4 & 2 \\ 5 & 3 & 7 \\ 6 & 2 & 1 \end{pmatrix}$

Один из миноров матрицы A есть $\begin{vmatrix} 1 & 4\\ 5 & 3 \end{vmatrix}$ (он получается вычеркиванием строки 3 и столбца 3 из матрицы A)

Другим минором является $\begin{vmatrix} 1 & 2 \\ 6 & 1 \end{vmatrix}$ (получается вычеркиванием строки 2 и столбца 2 из матрицы A)

Пример 22
$B=\begin{pmatrix} 2 & 5 & 1 & 3\\ 4 & 1 & 7 & 9\\ 6 & 8 & 3 &

Определитель матрицы онлайн

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.

Очистить все ячейки?

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:

Определитель, детерминант матрицы

Способы вычисления определителя матрицы

Определителем матрицы второго порядка называется число, равное

   

Определитель матрицы третьего порядка

Определитель матрицы третьего порядка можно вычислить, используя правило треугольника или правило Саррюса.

Правило треугольника. Определителем матрицы третьего порядка можно вычислить по формуле

   

Схематически это правило можно изобразить следующим образом

Правило Саррюса. Для вычисления определителя третьего порядка, допишем два первых столбца и перемножим диагональные элементы, взяв произведение со знаком «плюс», если диагональ является главной или параллельна её и, взяв произведение со знаком «минус», если диагональ является побочной или параллельной ей, получим

Вычисление определителей высших порядков

Для вычисления определителей высших порядков, используется способ разложения определителя по строке или столбцу. Он позволяет представить определитель квадратной матрицы в виде суммы произведений элементов любой её строки или столбца на их алгебраические дополнения. При этом вычисление определителя -го порядка сводится к вычислению определителей -го порядка.

Свойства определителя матрицы

Определитель любого порядка может быть вычислен с использованием свойств определителя:

1. определитель не изменяется при элементарных преобразованиях строк или столбцов;
2. при перестановке строк или столбцов знак определителя меняется на противоположный;
3. определитель треугольной матрицы равен произведению элементов расположенных на диагонали. Например, для верхнетреугольной матрицы

   

определитель равен

Понравился сайт? Расскажи друзьям!