在六阶行列式中项 a_(32)a_(54)a_(41)a_(65)a_(13)a_(26) 所带的符号是 ______.
在六阶行列式中项 $a_{32}a_{54}a_{41}a_{65}a_{13}a_{26}$ 所带的符号是 ______.
题目解答
答案
我们来分析题目:求六阶行列式中项
$a_{32}a_{54}a_{41}a_{65}a_{13}a_{26}$
所带的符号。
第一步:回顾行列式的定义
一个 $ n $ 阶行列式定义为:
$\det(A) = \sum_{\sigma \in S_n} \text{sgn}(\sigma) \cdot a_{1j_1} a_{2j_2} \cdots a_{nj_n}$
其中,$\sigma$ 是列标的一个排列,对应于每一行取某一列的元素,且每行每列各取一个元素。
也可以从行标和列标的排列角度考虑:
行列式中任意一项是来自不同行、不同列的 $ n $ 个元素的乘积,形式为:
$a_{i_1 j_1} a_{i_2 j_2} \cdots a_{i_n j_n}$
其中行标 $ i_1, i_2, \ldots, i_n $ 是 $ 1 $ 到 $ n $ 的一个排列,列标 $ j_1, j_2, \ldots, j_n $ 也是一个排列。
该项的符号由 列标排列的奇偶性 决定(当行标按自然顺序排列时)。
但如果行标不是自然顺序,我们可以将该项重新排列为行标按 $1,2,3,4,5,6$ 顺序排列的形式,然后看对应的列标排列的逆序数,从而判断符号。
更一般地,符号由行标排列与列标排列的逆序数之和的奇偶性决定,即:
$\text{符号} = (-1)^{\tau(\text{行标}) + \tau(\text{列标})}$
但更常用的方法是:
将该项写成标准形式(行标按自然顺序排列),然后看对应的列标排列的逆序数。
第二步:整理该项的行标和列标
给定的项是:
$a_{32}a_{54}a_{41}a_{65}a_{13}a_{26}$
我们逐个列出每个元素的行标和列标:
| 元素 | 行标 $i$ | 列标 $j$ |
|---|---|---|
| $a_{32}$ | 3 | 2 |
| $a_{54}$ | 5 | 4 |
| $a_{41}$ | 4 | 1 |
| $a_{65}$ | 6 | 5 |
| $a_{13}$ | 1 | 3 |
| $a_{26}$ | 2 | 6 |
所以,我们有六对:
行标排列:$ (3,5,4,6,1,2) $
列标排列:$ (2,4,1,5,3,6) $
注意:这两个排列是对应元素的顺序,但不是按行标从小到大排列的。
为了判断符号,我们通常将乘积项重排为行标按自然顺序 $1,2,3,4,5,6$ 排列,然后看对应的列标形成什么样的排列,再计算其逆序数。
第三步:按行标从小到大重新排列元素
我们把元素按照行标从 1 到 6 的顺序排列:
- 行标 1:$a_{13}$ → 列标 3
- 行标 2:$a_{26}$ → 列标 6
- 行标 3:$a_{32}$ → 列标 2
- 行标 4:$a_{41}$ → 列标 1
- 行标 5:$a_{54}$ → 列标 4
- 行标 6:$a_{65}$ → 列标 5
所以,重排后的列标序列为:
$(3, 6, 2, 1, 4, 5)$
这就是对应于行标自然排列 $1,2,3,4,5,6$ 的列标排列。
第四步:计算列标排列的逆序数
我们现在计算排列:
$j = (3, 6, 2, 1, 4, 5)$
的逆序数(即有多少对 $i < j$ 但 $j_i > j_j$)。
我们逐个计算每个数后面比它小的数的个数:
-
第1个数:3
后面比3小的数:2, 1 → 2 个 -
第2个数:6
后面比6小的数:2,1,4,5 → 全部都小 → 4 个 -
第3个数:2
后面比2小的数:1 → 1 个 -
第4个数:1
后面比1小的数:无 → 0 个 -
第5个数:4
后面比4小的数:无(5 > 4)→ 0 个 -
第6个数:5
后面无数 → 0 个
逆序数总和:
$2 + 4 + 1 + 0 + 0 + 0 = 7$
第五步:判断符号
逆序数为 7,是奇数,所以排列是奇排列,符号为负。
因此,该项所带的符号是:
$(-1)^7 = -1$
✅ 最终答案:
$\boxed{-}$
即,该项所带的符号是 负号。
解析
考查要点:本题主要考查行列式中某一项符号的判断方法,核心在于理解行列式项的符号由列标排列的逆序数奇偶性决定。
解题思路:
- 整理行标和列标:将给定的元素按行标从小到大排列,得到对应的列标序列。
- 计算逆序数:对列标序列计算逆序数,即排列中前面的数大于后面数的次数总和。
- 判断符号:若逆序数为奇数,则符号为负;若为偶数,则符号为正。
关键点:
- 行列式项的符号由列标排列的逆序数奇偶性决定。
- 需将元素按行标自然顺序排列后,再分析对应的列标排列。
步骤1:整理行标和列标
给定的项为:
$a_{32}a_{54}a_{41}a_{65}a_{13}a_{26}$
对应的行标和列标如下:
- 行标排列:$(3,5,4,6,1,2)$
- 列标排列:$(2,4,1,5,3,6)$
将元素按行标从小到大排列(即行标为$1,2,3,4,5,6$),对应的列标序列为:
$j = (3,6,2,1,4,5)$
步骤2:计算列标排列的逆序数
对排列$j = (3,6,2,1,4,5)$逐个计算逆序数:
- 第1个数3:后面比3小的数有2、1,共2次。
- 第2个数6:后面比6小的数有2、1、4、5,共4次。
- 第3个数2:后面比2小的数有1,共1次。
- 第4个数1:无更小的数。
- 第5个数4:无更小的数。
- 第6个数5:无更小的数。
总逆序数为:
$2 + 4 + 1 + 0 + 0 + 0 = 7$
步骤3:判断符号
逆序数为7(奇数),因此符号为:
$(-1)^7 = -1$