计算行列式:λ -1 0 0-|||-0 λ -1 0-|||-0 0 λ -1-|||-4 3 2 λ +1
计算行列式:
题目解答
答案
将行列式按最后一列展开得到


,故答案为
解析
考查要点:本题主要考查行列式的展开方法,特别是利用代数余子式展开法计算行列式的能力。题目中的行列式结构具有较多的零元素,适合选择最后一列展开,以简化计算。
解题核心思路:
- 选择展开列:观察行列式,最后一列有较多零元素,展开时计算量较小。
- 代数余子式计算:分别计算非零元素对应的代数余子式,展开后合并结果。
- 简化运算:利用上三角行列式的性质快速计算部分余子式。
行列式展开
原行列式为:
$\begin{vmatrix}\lambda & -1 & 0 & 0 \\0 & \lambda & -1 & 0 \\0 & 0 & \lambda & -1 \\4 & 3 & 2 & \lambda +1\end{vmatrix}$
按最后一列展开,非零元素为第3行第4列的$-1$和第4行第4列的$\lambda +1$:
$D = (-1) \cdot A_{34} + (\lambda +1) \cdot A_{44}$
计算代数余子式
-
$A_{34}$的计算
去掉第3行和第4列,余子式为:
$M_{34} = \begin{vmatrix} \lambda & -1 & 0 \\ 0 & \lambda & -1 \\ 4 & 3 & 2 \end{vmatrix}$
展开得:
$M_{34} = \lambda \cdot (\lambda \cdot 2 - (-1) \cdot 3) - (-1) \cdot (0 \cdot 2 - (-1) \cdot 4) = 2\lambda^2 + 3\lambda + 4$
代数余子式:
$A_{34} = (-1)^{3+4} \cdot M_{34} = - (2\lambda^2 + 3\lambda + 4)$ -
$A_{44}$的计算
去掉第4行和第4列,余子式为上三角矩阵:
$M_{44} = \begin{vmatrix} \lambda & -1 & 0 \\ 0 & \lambda & -1 \\ 0 & 0 & \lambda \end{vmatrix} = \lambda^3$
代数余子式:
$A_{44} = (-1)^{4+4} \cdot M_{44} = \lambda^3$
合并结果
$D = (-1) \cdot (-1) \cdot (2\lambda^2 + 3\lambda + 4) + (\lambda +1) \cdot \lambda^3 = (\lambda +1)\lambda^3 + 2\lambda^2 + 3\lambda + 4$
展开并整理:
$D = \lambda^4 + \lambda^3 + 2\lambda^2 + 3\lambda + 4$