數學學院

首頁 › 高中 › 高中 12 年級

三階行列式

高中 12 年級 · 代數

觀念

xyABACA(1, 1)B(5, 2)C(2, 4)面積 = ½|det(AB, AC)| = 11/21234512345O

三階行列式可用沙魯斯法(三條正對角線相加、三條反對角線相減)或沿任一列(或任一行)降階展開,例如沿第一列:a11M11−a12M12+a13M13a_{11}M_{11}-a_{12}M_{12}+a_{13}M_{13},其中 MijM_{ij} 是去掉該列該行後的二階行列式,符號依位置 +,−,++,-,+ 交錯。性質:兩列互換變號、一列乘 kk 行列式乘 kk、一列加上另一列的倍數不變、有兩列相同則為 0。

例:∣120013201∣=1(1−0)−2(0−6)+0=13\begin{vmatrix}1&2&0\\0&1&3\\2&0&1\end{vmatrix}=1(1-0)-2(0-6)+0=13。三點 A,B,CA,B,C 的三角形面積是 12∣det⁡(AB⃗,AC⃗)∣\dfrac{1}{2}|\det(\vec{AB},\vec{AC})|;三向量的行列式絕對值是平行六面體體積。

行列式是體積的代數化,判斷方程組是否恰有一解、矩陣是否可逆都看它。

例題

若 ∣133k−3−1−303∣=0\begin{vmatrix} 1 & 3 & 3 \\ k & -3 & -1 \\ -3 & 0 & 3 \end{vmatrix} = 0,求 kk(最簡分數)。

看解法與答案

沿第一行展開(每項 = 元素 × 餘因子,符號依位置 +,−,++, -, +)。kk 在第 2 列,只有這一項含 kk。

kk 的餘因子:刪掉第 2 列第 1 行,2×22 \times 2 行列式 (3)(3)−(3)(0)=9(3)(3) - (3)(0) = 9,符號 −-,所以係數 =−9= -9。

另外兩項:第 1 列 (1)×(+)[(−3)(3)−(−1)(0)=−9]=−9(1) \times (+)[(-3)(3) - (-1)(0) = -9] = -9;第 3 列 (−3)×(+)[(3)(−1)−(3)(−3)=6]=−18(-3) \times (+)[(3)(-1) - (3)(-3) = 6] = -18。

所以行列式 =−9k+(−27)=0= -9k + (-27) = 0,k=27−9=−3k = \frac{27}{-9} = -3。

答案: −3-3

用在哪裡

插畫

三階行列式:情境插畫三階行列式:例題插畫

學習路徑

先學會

互動練習在本機版

這個網站是觀念與例題的閱讀版。互動練習(每次出不同數字的新題、自動判對錯、錯題本、熟練度與複習排程)在「數學學院」本機版,目前還沒對外開放。