7.计算下列行列式:-|||-a 1-|||-(4)Dn= 其中对角线上元素都是a,未写出的元素都是0;-|||-1 a

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查三对角行列式的计算方法,以及利用行列式展开定理或分块矩阵思想进行化简的能力。
解题核心思路:
题目中的行列式结构特殊,主对角线元素均为$a$,仅第一行第二列和第二行第一列各有一个$1$,其余位置均为$0$。此时,行列式可以分解为前两行两列的$2 \times 2$子行列式与剩余$n-2$个$a$的乘积的结合。
破题关键点:
- 识别行列式的分块结构:前两行两列形成一个非零块,其余对角线元素均为$a$。
- 利用行列式的乘积性质:整体行列式等于$2 \times 2$子行列式的值乘以剩余$a$的乘积。
步骤1:观察行列式结构
行列式$D_n$的结构如下:
$D_n = \begin{vmatrix}a & 1 & 0 & \cdots & 0 \\1 & a & 0 & \cdots & 0 \\0 & 0 & a & \cdots & 0 \\\vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\0 & 0 & 0 & \cdots & a\end{vmatrix}$
关键特征:
- 主对角线元素均为$a$。
- 第1行第2列和第2行第1列各有一个$1$,其余非对角线元素为$0$。
步骤2:展开行列式
将行列式按第3行展开(因为第3行除第3个元素外均为$0$),展开后得到:
$D_n = a \cdot \begin{vmatrix}a & 1 & 0 & \cdots & 0 \\1 & a & 0 & \cdots & 0 \\0 & 0 & a & \cdots & 0 \\\vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\0 & 0 & 0 & \cdots & a\end{vmatrix}_{(n-1)}$
简化分析:
- 剩余的行列式仍保持原结构,但阶数降为$n-1$。
- 通过递推可得,最终结果为$a^{n-2}$乘以$2 \times 2$子行列式的值。
步骤3:计算$2 \times 2$子行列式
前两行两列的子行列式为:
$\begin{vmatrix}a & 1 \\1 & a\end{vmatrix} = a^2 - 1$
步骤4:综合结果
将子行列式的值与剩余$a$的乘积结合,最终结果为:
$D_n = a^{n-2} \cdot (a^2 - 1)$