题目
已知行列式 D_1=|0&lambda_1&1&0 0&0&lambda_2&1 0&0&0&lambda_3 lambda_4&0&0&0|,其中lambda_1lambda_2lambda_3lambda_4neq0, 则 D_1 与 D_2 应满足关系 ________A. D_1=D_2B. D_1=-D_2C. D_1=2D_2D. 2D_1=D_2
已知行列式 $D_1=\left|\begin{array}{cccccc}0&\lambda_1&1&0\\ 0&0&\lambda_2&1\\ 0&0&0&\lambda_3\\ \lambda_4&0&0&0\end{array}\right|$,$D_2=\left|\begin{array}{cccccc}0&0&0&\lambda_1\\ 0&0&\lambda_2&0\\ \lambda_3&0&0&0\\ \lambda_4&0&0&0\end{array}\right|$,其中$\lambda_1\lambda_2\lambda_3\lambda_4\neq0$, 则 $D_1$ 与 $D_2$ 应满足关系 ________
A. $D_1=D_2$
B. $D_1=-D_2$
C. $D_1=2D_2$
D. $2D_1=D_2$
题目解答
答案
B. $D_1=-D_2$
解析
考查要点:本题主要考查四阶行列式的计算,特别是利用展开式法简化计算。关键在于选择合适的行或列展开,结合三角矩阵的行列式性质。
解题思路:
- 观察行列式结构:两个行列式均为四阶,且存在较多零元素,适合按展开式法计算。
- 选择展开列:优先选择非零元素较少的列展开,减少计算量。
- 计算子行列式:展开后得到的子行列式可能为三角矩阵,直接利用对角线元素乘积简化计算。
破题关键:
- D₁:按第一列展开,剩余子式为下三角矩阵,行列式为对角线乘积。
- D₂:按第一列展开,需注意符号因子和子行列式的计算,最终结果与D₁符号相反。
计算 $D_1$
- 按第一列展开:
第一列仅第4个元素非零,展开式为:
$D_1 = (-1)^{4+1} \cdot \lambda_4 \cdot \begin{vmatrix} \lambda_1 & 1 & 0 \\ 0 & \lambda_2 & 1 \\ 0 & 0 & \lambda_3 \end{vmatrix}$ - 计算三阶行列式:
下三角矩阵行列式为对角线乘积:
$\begin{vmatrix} \lambda_1 & 1 & 0 \\ 0 & \lambda_2 & 1 \\ 0 & 0 & \lambda_3 \end{vmatrix} = \lambda_1 \lambda_2 \lambda_3$ - 最终结果:
$D_1 = (-1)^5 \cdot \lambda_4 \cdot \lambda_1 \lambda_2 \lambda_3 = -\lambda_1 \lambda_2 \lambda_3 \lambda_4$
计算 $D_2$
- 按第一列展开:
非零元素为第3、4行,展开式为:
$D_2 = \lambda_3 \cdot (-1)^{3+1} \cdot \begin{vmatrix} 0 & 0 & \lambda_1 \\ 0 & \lambda_2 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \end{vmatrix} + \lambda_4 \cdot (-1)^{4+1} \cdot \begin{vmatrix} 0 & 0 & \lambda_1 \\ 0 & \lambda_2 & 0 \\ \lambda_3 & 0 & 0 \end{vmatrix}$ - 计算子行列式:
- 第一个子行列式全为0,结果为0。
- 第二个子行列式按第三列展开:
$\begin{vmatrix} 0 & 0 & \lambda_1 \\ 0 & \lambda_2 & 0 \\ \lambda_3 & 0 & 0 \end{vmatrix} = \lambda_1 \cdot (-1)^{1+3} \cdot \begin{vmatrix} 0 & \lambda_2 \\ \lambda_3 & 0 \end{vmatrix} = \lambda_1 \cdot (-\lambda_2 \lambda_3)$
- 代入展开式:
$D_2 = \lambda_4 \cdot (-1)^5 \cdot (-\lambda_1 \lambda_2 \lambda_3) = \lambda_1 \lambda_2 \lambda_3 \lambda_4$
结论
$D_1 = -\lambda_1 \lambda_2 \lambda_3 \lambda_4, \quad D_2 = \lambda_1 \lambda_2 \lambda_3 \lambda_4 \implies D_1 = -D_2$