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数学
题目

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:

  1. 第1个数:3
    后面比3小的数:2, 1 → 2 个

  2. 第2个数:6
    后面比6小的数:2,1,4,5 → 全部都小 → 4 个

  3. 第3个数:2
    后面比2小的数:1 → 1 个

  4. 第4个数:1
    后面比1小的数:无 → 0 个

  5. 第5个数:4
    后面比4小的数:无(5 > 4)→ 0 个

  6. 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:

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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:
$(-1)^7 = -1$

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