行列式是一个方阵所对应的标量值。它可以用来判断矩阵的可逆性和线性无关性等性质。
对于一个n×n的方阵A,其行列式记作det(A),计算方法如下。
(1)当n=1时,det(A)=a 11 ,其中a 11 是A的唯一的元素。
(2)当n>;1时,det(A)可以通过以下公式递归地计算:
其中i和j分别表示要去掉的第i行和第j列,M ij 表示A去掉第i行和第j列后得到的子矩阵,即M ij 是一个(n-1)×(n-1)的矩阵。
行列式可以用来判断一个矩阵是否可逆。当且仅当矩阵的行列式不为零时,该矩阵才是可逆的。此外,行列式还可以用来求解线性方程组、计算矩阵的逆和伴随矩阵等。
行列式是一个非常重要的线性代数概念,它可以用来描述矩阵的性质。在生活中,我们可以通过一个简单的例子来解释行列式——假设我们有一张地图,上面标记了三个城市A、B和C之间的距离,就像图2-20所示的这样。
我们可以将这个信息转化成一个3×3的矩阵:第一行表示从A到A、A到B、A到C的距离,第二行表示从B到A、B到B、B到C的距离,第三行表示从C到A、C到B、C到C的距离。现在,如果我们要知道从A出发经过B和C最终回到A的路径长度,该怎么计算呢?这时就需要用到矩阵的行列式了。我们可以将这个3×3的矩阵表示为:
图2-20 地图上三座城市之间的距离
其中,a 11 表示从城市A到城市A的距离,以此类推。那么,从A出发经过B和C最终回到A的路径长度就可以表示为:
这个式子看起来比较复杂,但实际上就是将矩阵中的各个元素按照一定规律相乘、相加而得到的值。其中,det(A)表示A的行列式,它是一个标量(即只有一个值),可以用来描述这个矩阵的某些性质,比如可逆性、线性无关性等。
在上述地图的例子中,行列式表示从A出发经过B和C最终回到A的路径长度,如果这个值为0,则说明这三个城市无法形成一个环路。这是因为如果存在一条路径经过所有城市恰好回到起点,那么路径长度必须大于0,即行列式的值不为0。反之,如果行列式的值为0,则说明这三个城市不能构成一个环路,也就不存在符合条件的路径。
总之,行列式是一个非常有用的工具,它可以帮助我们更好地理解和分析矩阵。
为了帮助大家更好地理解行列式的概念,请大家在ChatGPT的帮助下,录制一个长度约为2分钟的短视频,介绍什么是行列式。
可以参考的ChatGPT提示词如下。
“请简要介绍什么是行列式。”
“请结合生活中的例子,介绍行列式的概念。”
“假设你是一位大学老师,请用轻松易懂的语言向学生讲解行列式。”
为了让大家可以用代码的形式学习行列式,接下来大家可以让ChatGPT生成代码演示,并在Colab新建一个Notebook文件运行这些代码。
要让ChatGPT生成代码,可以参考的提示词如下。
“请用Python演示行列式,需要可视化。”
“用Python可视化的方法演示行列式。”