题目
x a a-|||-(2) _(n)= a x a-|||-a a x
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查行列式的计算技巧,特别是通过观察行列式的结构特征,利用行变换将其转化为上三角行列式,从而简化计算。
解题核心思路:
- 结构观察:行列式中各行元素呈现规律性变化,主对角线元素为$x$,非对角线元素为$a$,但最后一列可能存在特殊元素。
- 行变换:通过将各行减去第一行,构造出上三角行列式,从而快速计算行列式的值。
- 递推关系:若直接展开复杂,可考虑递推公式,结合数学归纳法求解。
破题关键点:
- 提取公共因子:通过行变换将行列式转化为上三角形式,主对角线元素为$(x-a)$,最后一列元素形成等差数列。
- 最终分解:行列式值可分解为$[(n-1)a + x] \cdot (x-a)^{n-1}$。
行列式结构分析:
假设$D_n$为如下形式:
$D_n = \begin{vmatrix}x & a & a & \cdots & a \\a & x & a & \cdots & a \\\vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\a & a & a & \cdots & x + (n-1)a\end{vmatrix}$
解题步骤:
-
行变换构造上三角行列式:
将第$i$行($i=2,3,\dots,n$)减去第1行,得到:
$\begin{vmatrix} x & a & a & \cdots & a \\ 0 & x-a & 0 & \cdots & (n-1)a \\ 0 & 0 & x-a & \cdots & (n-1)a \\ \vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ 0 & 0 & 0 & \cdots & x-a + (n-1)a \end{vmatrix}$ -
提取公共因子:
主对角线元素为$x-a$,最后一列为等差数列,最终主对角线元素为$(x-a)^{n-1}$,最后一列和为$(n-1)a + x$。 -
行列式展开:
上三角行列式的值为主对角线元素乘积,即:
$D_n = (x-a)^{n-1} \cdot [(n-1)a + x]$