题目
已知四阶行列式D的某一行所有元素及其余子式都等于a,则A. D=0B. D=1C. D=4a
已知四阶行列式D的某一行所有元素及其余子式都等于a,则
A. D=0
B. D=1
C. D=4a
题目解答
答案
A. D=0
解析
考查要点:本题主要考查行列式的展开定理,特别是代数余子式的性质及其在行列式计算中的应用。
解题核心思路:
题目中提到某一行的所有元素及其余子式都等于$a$,需明确余子式与代数余子式的关系。代数余子式是余子式乘以$(-1)^{i+j}$,而行列式按某一行展开时,其值为该行元素与对应代数余子式的乘积之和。通过分析代数余子式的符号特性,可以发现展开后的各项相加结果为零,从而得出行列式的值为$0$。
破题关键点:
- 代数余子式的符号特性:展开时,代数余子式的符号交替变化,导致各项相加抵消。
- 行列式展开的代数结构:无论展开行的位置如何,符号相加的总和为零,直接导致行列式值为零。
假设四阶行列式$D$的第$i$行所有元素均为$a$,且该行每个元素对应的余子式$M_{ij}=a$($j=1,2,3,4$)。根据行列式展开定理,$D$按第$i$行展开为:
$D = \sum_{j=1}^4 a_{ij} \cdot A_{ij},$
其中$A_{ij}=(-1)^{i+j}M_{ij}$为代数余子式。代入已知条件$a_{ij}=a$和$M_{ij}=a$,得:
$D = a \cdot \sum_{j=1}^4 (-1)^{i+j} \cdot a = a^2 \cdot \sum_{j=1}^4 (-1)^{i+j}.$
关键推导:
- 提取公因子$a^2$后,剩余部分为$\sum_{j=1}^4 (-1)^{i+j}$。
- 无论$i$是奇数还是偶数,$\sum_{j=1}^4 (-1)^{i+j} = (-1)^i \sum_{j=1}^4 (-1)^j$。
- 计算$\sum_{j=1}^4 (-1)^j$:
$(-1)^1 + (-1)^2 + (-1)^3 + (-1)^4 = -1 + 1 -1 + 1 = 0.$ - 因此,$D = a^2 \cdot 0 = 0$。