题目
已知四阶行列式D的某一行所有元素及其代数余子式都等于a,则D等于A.0B.1C.4aD.
已知四阶行列式D的某一行所有元素及其代数余子式都等于a,则D等于
- A.0
- B.1
- C.4a
- D.
题目解答
答案
A
解析
考查要点:本题主要考查行列式的展开定理及代数余子式的性质,重点在于理解代数余子式的定义及其与行列式元素的关系。
解题核心思路:
根据行列式的展开定理,某一行的元素与其代数余子式乘积之和等于行列式的值。题目中某一行的所有元素及其代数余子式均等于$a$,通过分析代数余子式的符号特性及行列式的性质,可推导出行列式必须为$0$。
破题关键点:
- 代数余子式的符号特性:代数余子式$A_{ij}$包含符号因子$(-1)^{i+j}$,导致不同列的代数余子式符号可能不同。
- 矛盾条件:若某一行所有代数余子式均为$a$,则其对应的余子式需满足矛盾的符号条件,仅当$a=0$时成立,从而行列式$D=0$。
假设四阶行列式$D$的第$k$行所有元素$a_{k1}, a_{k2}, a_{k3}, a_{k4}$均等于$a$,且对应的代数余子式$A_{k1}, A_{k2}, A_{k3}, A_{k4}$也均等于$a$。
根据行列式的展开定理,按第$k$行展开有:
$D = a_{k1}A_{k1} + a_{k2}A_{k2} + a_{k3}A_{k3} + a_{k4}A_{k4}}.$
代入$a_{kj}=a$和$A_{kj}=a$,得:
$D = a \cdot a + a \cdot a + a \cdot a + a \cdot a = 4a^2.$
然而,代数余子式的定义为:
$A_{kj} = (-1)^{k+j} M_{kj},$
其中$M_{kj}$为余子式。若所有$A_{kj}=a$,则:
$M_{kj} = a \cdot (-1)^{k+j}.$
矛盾分析:
余子式$M_{kj}$是去掉第$k$行第$j$列后剩余子式的行列式。若所有$M_{kj}$同时满足$M_{kj} = a \cdot (-1)^{k+j}$,则不同列的余子式符号交替变化。但子式的值由其他行元素决定,无法同时满足所有符号条件,除非$a=0$。此时,所有代数余子式$A_{kj}=0$,行列式$D=0$。