Det

Det[m]

给出方阵 m 的行列式.

更多信息和选项

  • Det[m,Modulus->n] 计算以 n 为模的行列式.

范例

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基本范例  (2)

求符号矩阵的行列式:

精确矩阵的行列式:

范围  (13)

基本用法  (8)

MachinePrecision 矩阵的行列式:

复矩阵的行列式:

精确矩阵的行列式:

任意精度矩阵的行列式:

符号矩阵的行列式:

高效计算大型数值矩阵的行列式:

结果不一定是机器精度的数字:

有限域元素构成的矩阵的行列式:

CenteredInterval 矩阵的行列式:

找到 m 的随机表示 mrep

验证 mdet 包含 mrep 的行列式:

特殊矩阵  (5)

稀疏矩阵的行列式:

结构化矩阵的行列式:

IdentityMatrix 的行列式为 1:

HilbertMatrix 的行列式:

计算阶数为 的单变量多项式的 矩阵的行列式:

选项  (1)

Modulus  (1)

用模 47 的算术计算行列式:

这比 Mod[Det[m],47] 的计算速度快:

应用  (19)

面积和体积  (6)

Det 之间的平行四边形的面积:

可视化一个顶点在原点时的平行四边形:

面积由行列式的绝对值给出:

Area 给出的结果相比较:

Det 之间的平行六面体的体积:

可视化一个顶点在原点时的平行六面体:

体积由行列式的绝对值给出:

与用 Volume 直接计算所得的结果相比较:

Det 求由以下向量形成的超平行六面体的超体积:

超体积由行列式的绝对值给出:

RegionMeasure 给出的结果相比较:

行列式本身是负数,因此 不是右手系的:

只需交换任意两个向量(例如中间两个向量)的顺序,即可生成右手系的超平行六面体:

求经过与矩阵 相关联的线性变换后单位圆盘 的图像的面积:

图像 的面积由 sqrt(TemplateBox[{{TemplateBox[{m}, Transpose, SyntaxForm -> SuperscriptBox], ., m}}, Det]) Area[D]=pi sqrt(TemplateBox[{{TemplateBox[{m}, Transpose, SyntaxForm -> SuperscriptBox], ., m}}, Det]) 给出:

与直接计算的结果相比较:

可视化图像

求直角坐标和极坐标之间变量变换公式 中的体积因子 . 从极坐标到直角坐标的映射由下式给出:

Grad 计算映射的雅可比矩阵:

根据变量变换定理,体积是雅可比矩阵的行列式:

CoordinateChartData 给出的结果相比较:

相同的过程适用于任何坐标系,例如,球坐标系:

用变量变换定理计算 ,其中 是以下区域:

首先,定义双曲坐标

区域 明确对应于 . 通过变量变换公式 intint1dudv=intintTemplateBox[{TemplateBox[{{{, {u, ,, v}, }}, {{, {x, ,, y}, }}}, Grad, SyntaxForm -> Del]}, Det]dxdy. 梯度由下式给出:

梯度的行列式是积分为 的函数的两倍:

因此, 由平凡积分 给出:

与直接在区域上积分的结果相比:

方向和旋转  (5)

确定 TemplateBox[{}, Reals]^3 的以下基向量是否为右手系:

基向量形成的矩阵的行列式是负的,因此不是右手系的:

确定对应于 的线性变换为保持定向的 (orientation-preserving) 还是反转定向的 (orientation-reversing):

TemplateBox[{m}, Det]>0 时,映射是保持定向的:

证明下面的矩阵不是旋转矩阵:

所有旋转矩阵的行列式都为 1;因为 TemplateBox[{m}, Det]!=1,因此不是旋转矩阵:

证明矩阵 为正交矩阵,确定它是旋转矩阵还是包含反射:

就输入的精度来说,TemplateBox[{m}, Transpose]=TemplateBox[{m}, Inverse],因此 为正交矩阵:

对于所有正交矩阵,TemplateBox[{m}, Det]=+/-1,但对于旋转矩阵 TemplateBox[{m}, Det]=1;因为 TemplateBox[{m}, Det]=-1,所以 包含反射:

将旋转矩阵推广到复向量空间,结果是一个特殊的酉矩阵,它是行列式为 1 的酉矩阵. 证明下列矩阵是一个特殊酉矩阵:

矩阵是酉矩阵,因为 TemplateBox[{u}, ConjugateTranspose]=TemplateBox[{u}, Inverse]

行列式为 1,所以它实际上是特殊酉群 的一个元素:

线性代数与抽象代数  (8)

确定参数 的值,使得方程组 有唯一解,并对解进行描述. 首先,形成系数矩阵 和常向量

TemplateBox[{a}, Det]!=0 时有唯一解:

在实数上求解,给出三个开区间,由 分开:

由于对 的这些值矩阵是可逆的,解即为 TemplateBox[{a}, Inverse].b

在原始方程组中验证解:

用克莱默法则解方程组 . 首先,形成系数矩阵 和常向量

形成三个矩阵 ,其中 替换 的相应列:

解的项由 TemplateBox[{{d, _, j}}, Det]/TemplateBox[{a}, Det] 给出:

验证结果:

编写一个函数,实现克莱默法则,求解线性方程组 m.x=b

mb 取特定值,用该函数解方程组:

验证解:

对于数值型方程组, LinearSolve 更快且更准确:

判断矩阵 是否有非平凡内核(零空间):

由于行列式非零,内核是非平凡的:

NullSpace 确认结果:

判断矩阵 对应的映射是否是单射:

由于 TemplateBox[{a}, Det]=0,映射不是单射:

FunctionInjective 确认结果:

由于 定义了一个线性函数 f:TemplateBox[{}, Reals]^3->TemplateBox[{}, Reals]^3,不是单射意味着也不是满射:

判断矩阵 是否定义了一个自同构(双射线性映射):

由于 TemplateBox[{a}, Det]!=0,映射是自同构:

FunctionBijective 确认结果:

计算删除第 i 行和第 j 列后获得的余因子矩阵:

检查结果:

行列式的模计算:

行列式取模:

恢复结果:

移动残差,使其对称:

确认恢复了不取模的行列式:

属性和关系  (14)

行列式是特征值的积:

Det 满足 TemplateBox[{a}, Det]=sum_sigma^(S_n)sgn[sigma]product_i^na〚i,sigma〚i〛〛,其中 -全排列,Signature

Det 可以通过任意行的余子式展开递归计算:

或任意列:

行列式是由其行生成的平行六面体的有符号体积:

等于平行六面体的体积,除了符号:

当且仅当其行列式非零时,方阵才具有逆矩阵:

一个三角形矩阵的行列式是它的对角元素的乘积:

矩阵积的行列式是各自矩阵行列式的积:

逆矩阵的行列式是原矩阵行列式的倒数:

矩阵及其转置具有相等的行列式:

矩阵指数的行列式是迹的指数:

CharacteristicPolynomial[m] 等价于

可使用 LUDecomposition[m] 计算 Det[m]

考虑使得 为方阵的两个长方形矩阵

西尔维斯特行列式定理指出 TemplateBox[{{𝟙, +, {a, ., b}}}, Det]=TemplateBox[{{𝟙, +, {b, ., a}}}, Det],其中 是匹配的单位矩阵:

如果矩阵 是两个向量 TensorProduct,则有 TemplateBox[{{𝟙, +, m}}, Det]=1+u.v

也可用 KroneckerProduct 来等效表示:

对于相应的行和列矩阵,根据 Sylvester 行列式定理有以下式子:

巧妙范例  (1)

三角矩阵的行列式:

(a c)^(n/2) TemplateBox[{n, {b, /, {(, {2,  , {sqrt(, {a,  , c}, )}}, )}}}, ChebyshevU] 给出了这些行列式的闭式公式:

Wolfram Research (1988),Det,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/Det.html (更新于 2024 年).

文本

Wolfram Research (1988),Det,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/Det.html (更新于 2024 年).

CMS

Wolfram 语言. 1988. "Det." Wolfram 语言与系统参考资料中心. Wolfram Research. 最新版本 2024. https://reference.wolfram.com/language/ref/Det.html.

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Wolfram 语言. (1988). Det. Wolfram 语言与系统参考资料中心. 追溯自 https://reference.wolfram.com/language/ref/Det.html 年

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