下列选项中,哪一个为某4阶行列式中带正号的项(A) a_(14)a_(23)a_(31)a_(42);(B) a_(11)a_(23)a_(32)a_(44);(C) a_(12)a_(23)a_(34)a_(41);(D) a_(13)a_(24)a_(31)a_(42).
下列选项中,哪一个为某4阶行列式中带正号的项 (A) $a_{14}a_{23}a_{31}a_{42}$; (B) $a_{11}a_{23}a_{32}a_{44}$; (C) $a_{12}a_{23}a_{34}a_{41}$; (D) $a_{13}a_{24}a_{31}a_{42}$.
题目解答
答案
我们要判断哪一个选项是 4阶行列式中带正号的项。
一、行列式展开的基本概念
对于一个 $ n $ 阶行列式:
$\det(A) = \sum_{\sigma} \text{sgn}(\sigma) a_{1\sigma(1)} a_{2\sigma(2)} \cdots a_{n\sigma(n)}$
其中,$\sigma$ 是 $1,2,\dots,n$ 的一个排列,$\text{sgn}(\sigma)$ 是排列 $\sigma$ 的符号(正负号),定义为:
- 如果排列是偶排列(可以由偶数次对换得到),则符号为 $+1$;
- 如果排列是奇排列(需要奇数次对换),则符号为 $-1$。
二、题目分析
题目给出的四个选项都是4个元素的乘积,分别对应于某一个排列 $\sigma$。我们要找出其中符号为正的项。
我们分别分析每个选项对应的排列,并计算其符号(即判断是偶排列还是奇排列)。
(A) $a_{14}a_{23}a_{31}a_{42}$
对应的排列是:
$\sigma = (4,3,1,2)$
我们要判断这个排列是偶排列还是奇排列。
我们可以通过对换将排列 $(4,3,1,2)$ 变成自然排列 $(1,2,3,4)$,并统计对换次数。
- 交换 4 和 1:$(1,3,4,2)$ (第1次对换)
- 交换 4 和 2:$(1,3,2,4)$ (第2次对换)
- 交换 3 和 2:$(1,2,3,4)$ (第3次对换)
共3次对换 → 奇排列 → 符号为 $-1$。
排除 (A)
(B) $a_{11}a_{23}a_{32}a_{44}$
排列为:$(1,3,2,4)$
- 交换 3 和 2:$(1,2,3,4)$ (1次对换)
1次对换 → 奇排列 → 符号为 $-1$
排除 (B)
(C) $a_{12}a_{23}a_{34}a_{41}$
排列为:$(2,3,4,1)$
- 交换 2 和 1:$(1,3,4,2)$
- 交换 4 和 2:$(1,3,2,4)$
- 交换 3 和 2:$(1,2,3,4)$
共3次对换 → 奇排列 → 符号为 $-1$
排除 (C)
(D) $a_{13}a_{24}a_{31}a_{42}$
排列为:$(3,4,1,2)$
- 交换 3 和 1:$(1,4,3,2)$
- 交换 4 和 2:$(1,2,3,4)$
共2次对换 → 偶排列 → 符号为 $+1$
✅ 这是我们要找的带正号的项
三、答案
$\boxed{(D)\ a_{13}a_{24}a_{31}a_{42}}$
解析
本题考查行列式展开项的符号判断,解题思路是根据行列式展开的定义,确定每个选项对应的排列,再通过计算排列的逆序数或对换次数来判断排列的奇偶性,进而确定该项的符号。
(A)选项
对于项 $a_{14}a_{23}a_{31}a_{42}$,其对应的排列为 $\sigma = (4,,3,1,2)$。
我们通过对换将其变为自然排列 $(1,2,3,4)$ 来判断奇偶性:
- 交换 4 和 1,得到 $(1,3,4,2)$,这是第1次对换。
- 交换 4 和2,得到 $(1,3,2,4),这是第2次对换。
- 交换 3 和2,得到 $(1,2,3,4)$,这是第3次对换。
总共进行了3次对换,3为奇数,所以该排列是奇排列,其符号为 $-1$,故(A)选项不符合要求。
(B)选项
对于项 $a_{11}a_{23}a_{32}a_{44}$,其对应的排列为 $\sigma=(1,3,2,4)$。
交换 3 和2,得到 $(1,2,3,4)$,这是第1次对换。
总共进行了1次对换,1为奇数,所以该排列是奇排列,其符号为 $-1$,故(B)选项不符合要求。
(C)选项
对于项 $a_{12}a_{23}a_{34}a_{41}$,其对应的排列为 $\sigma=(2,3,4,1)$。
- 交换 2 和1,得到 $(1,3,4,2)$,这是第1次对换。
- 交换 4 和2,得到 $(1,3,2,4)$,这是第2次对换。
- 交换 3 和2,得到 $(1,2,3,4)$,这是第3次对换。
总共进行了3次对换,3为奇数,所以该排列是奇排列,其符号为 $-1$,故(C)选项不符合要求。
(D)选项
对于项 $a_{13}a_{24}a_{31}a_{42}$,对应的排列为 $\sigma=(3,4,1,2)$。
- 交换 3 和1,得到 $(1,4,3,2)$,这是第1次对换。
- 交换 4 和2,得到 $(1,2,3,4)$,这是第2次对换。
总共进行了2次对换,2为偶数,所以该排列是偶排列,其符号为 $+1$,故(D)选项符合要求。