已知某三阶行列式第一行(自左至右)三个元素分别为3,-2,1,第三行(自左至右)三个元素的余子式分别为3,x,3,则x=______。
已知某三阶行列式第一行(自左至右)三个元素分别为$3,-2,1$,第三行(自左至右)三个元素的余子式分别为$3,x,3$,则$x=$______。
题目解答
答案
我们已知一个三阶行列式,题目给出了以下信息:
- 第一行的三个元素为:$ 3, -2, 1 $
- 第三行三个元素的余子式分别为:$ 3, x, 3 $
要求:求 $ x = ? $
第一步:理解概念
在行列式中,余子式(Minor)指的是:去掉某元素所在的行和列后,剩下的元素组成的行列式。
而代数余子式(Cofactor)是余子式加上符号 $ (-1)^{i+j} $,即:
$C_{ij} = (-1)^{i+j} M_{ij}$
其中 $ M_{ij} $ 是余子式。
但题目中明确说是“余子式”,不是代数余子式,所以我们要特别注意这一点。
第二步:利用行列式的展开性质
我们知道,行列式可以按某一行展开,即:
$\det(A) = a_{i1}C_{i1} + a_{i2}C_{i2} + a_{i3}C_{i3}$
其中 $ C_{ij} $ 是代数余子式。
但这里题目给出的是余子式,不是代数余子式。
设第三行的元素为 $ a_{31}, a_{32}, a_{33} $,它们的余子式分别是 $ M_{31} = 3, M_{32} = x, M_{33} = 3 $
那么对应的代数余子式为:
$C_{31} = (-1)^{3+1} M_{31} = (+1) \cdot 3 = 3 \\
C_{32} = (-1)^{3+2} M_{32} = (-1) \cdot x = -x \\
C_{33} = (-1)^{3+3} M_{33} = (+1) \cdot 3 = 3$
如果我们知道第三行的元素,就可以按第三行展开行列式。但我们不知道第三行的元素。
然而,还有一个重要性质:某一行的元素与另一行对应代数余子式的乘积之和为 0。
即:不同行之间,元素与代数余子式的乘积之和为 0。
具体地:
> 对于行列式,若用第 $ i $ 行的元素去乘第 $ j $ 行的代数余子式($ i \ne j $),则和为 0。
这是一个关键性质!
第三步:使用“异行展开为0”的性质
我们用第一行的元素,去乘第三行对应列的代数余子式,由于是不同行,其乘积之和应为 0。
即:
$a_{11} C_{31} + a_{12} C_{32} + a_{13} C_{33} = 0$
其中:
- $ a_{11} = 3, a_{12} = -2, a_{13} = 1 $
- $ C_{31} = 3, C_{32} = -x, C_{33} = 3 $
代入:
$3 \cdot 3 + (-2) \cdot (-x) + 1 \cdot 3 = 0$
$9 + 2x + 3 = 0$
$12 + 2x = 0$
$2x = -12 \Rightarrow x = -6$
第四步:验证思路是否正确
我们使用了“某一行的元素与另一行的代数余子式相乘,和为0”的性质,这是行列式的基本性质之一,正确。
注意题目给的是余子式,所以我们必须先根据位置符号转化为代数余子式,尤其是 $ C_{32} = -x $,这一点很关键。
计算过程无误。
最终答案:
$\boxed{-6}$