已知四阶行列式D的第三列元素分别为1,3,-2,2,它们的余子式的值分别为3,-2,1,1,则行列式D的值为( ).A 1B -3C 5D 0
已知四阶行列式D的第三列元素分别为 1,3,-2,2 ,它们的余子式的值分别为 3,-2,1,1 ,则行列式D的值为( ). A 1 B -3 C 5 D 0
题目解答
答案
我们已知一个四阶行列式 $ D $,它的第三列的元素分别是:
$a_{13} = 1,\quad a_{23} = 3,\quad a_{33} = -2,\quad a_{43} = 2$
对应的余子式(注意:是余子式,不是代数余子式)分别为:
$M_{13} = 3,\quad M_{23} = -2,\quad M_{33} = 1,\quad M_{43} = 1$
我们要计算行列式 $ D $ 的值。
第一步:回顾行列式按列展开的公式
行列式可以按某一列展开,比如按第 $ j $ 列展开:
$D = \sum_{i=1}^{n} a_{ij} \cdot A_{ij}$
其中 $ A_{ij} $ 是元素 $ a_{ij} $ 的代数余子式,定义为:
$A_{ij} = (-1)^{i+j} M_{ij}$
注意:题目中给出的是余子式 $ M_{ij} $,不是代数余子式,所以我们需要先乘上符号 $ (-1)^{i+j} $ 得到代数余子式。
我们现在是按第三列(即 $ j = 3 $)展开,所以:
$D = a_{13} A_{13} + a_{23} A_{23} + a_{33} A_{33} + a_{43} A_{43}$
而每个 $ A_{i3} = (-1)^{i+3} M_{i3} $
第二步:逐项计算代数余子式
我们来计算每个代数余子式:
- $ A_{13} = (-1)^{1+3} M_{13} = (-1)^4 \cdot 3 = 1 \cdot 3 = 3 $
- $ A_{23} = (-1)^{2+3} M_{23} = (-1)^5 \cdot (-2) = -1 \cdot (-2) = 2 $
- $ A_{33} = (-1)^{3+3} M_{33} = (-1)^6 \cdot 1 = 1 \cdot 1 = 1 $
- $ A_{43} = (-1)^{4+3} M_{43} = (-1)^7 \cdot 1 = -1 \cdot 1 = -1 $
第三步:代入展开式计算 $ D $
$D = a_{13} A_{13} + a_{23} A_{23} + a_{33} A_{33} + a_{43} A_{43}$
代入数值:
$D = (1)(3) + (3)(2) + (-2)(1) + (2)(-1)$
逐项计算:
- $ 1 \cdot 3 = 3 $
- $ 3 \cdot 2 = 6 $
- $ -2 \cdot 1 = -2 $
- $ 2 \cdot (-1) = -2 $
相加:
$3 + 6 - 2 - 2 = 5$
最终答案:
$\boxed{C \quad 5}$
✅ 答案是:C 5
解析
考查要点:本题主要考查行列式按列展开的性质,特别是代数余子式的应用。
解题核心思路:利用行列式按某一列展开的公式,将第三列的元素与其对应的代数余子式相乘后求和。
关键点:
- 区分余子式与代数余子式:代数余子式需要在余子式的基础上乘以符号因子 $(-1)^{i+j}$。
- 正确计算符号因子:根据元素的位置 $(i,3)$,符号因子为 $(-1)^{i+3}$。
- 逐项计算并求和:将元素与对应的代数余子式相乘后相加,得到行列式的值。
步骤1:写出行列式按列展开的公式
四阶行列式 $D$ 按第三列展开的公式为:
$D = a_{13}A_{13} + a_{23}A_{23} + a_{33}A_{33} + a_{43}A_{43}$
其中 $A_{i3}$ 是元素 $a_{i3}$ 的代数余子式,定义为:
$A_{i3} = (-1)^{i+3} M_{i3}$
步骤2:计算代数余子式
根据余子式 $M_{i3}$ 和符号因子 $(-1)^{i+3}$,逐项计算:
- $A_{13} = (-1)^{1+3} \cdot 3 = (-1)^4 \cdot 3 = 3$
- $A_{23} = (-1)^{2+3} \cdot (-2) = (-1)^5 \cdot (-2) = 2$
- $A_{33} = (-1)^{3+3} \cdot 1 = (-1)^6 \cdot 1 = 1$
- $A_{43} = (-1)^{4+3} \cdot 1 = (-1)^7 \cdot 1 = -1$
步骤3:代入展开式求和
将元素与代数余子式相乘后相加:
$\begin{aligned}D &= 1 \cdot 3 + 3 \cdot 2 + (-2) \cdot 1 + 2 \cdot (-1) \\&= 3 + 6 - 2 - 2 \\&= 5\end{aligned}$