12._反对称行列式与准对称行列式

反对称行列式(1)

形如

xaaaaaxaaaaaxaaaaaax\left|\begin{array}{cccccc} x & a & a & \cdots & a & a \\ -a & x & a & \cdots & a & a \\ -a & -a & x & \cdots & a & a \\ \vdots & \vdots & \vdots & & \vdots & \vdots \\ -a & -a & -a & \cdots & -a & x \end{array}\right|

为反对称行列式。

准对称行列式(2)

形如

xyyyyzxyyyzzxyyzzzxyzzzzx\left|\begin{array}{llllll} x & y & y & \cdots & y & y \\ z & x & y & \cdots & y & y \\ z & z & x & \cdots & y & y \\ \vdots & \vdots & \vdots & & \vdots & \vdots \\ z & z & z & \cdots & x & y \\ z & z & z & \cdots & z & x \end{array}\right|

为准对称行列式

容易发现(2)中行列式是(1)的一般形式,只需令y=a,z=ay=a,z=-a 便变成了(1), 我们只计算(2). 采用递推方式与行列式转置相等的性质计算。

「解」(2)分两种情况讨论: i)当 y=zy=z 时,为行和相等行列式,让所有列均加到第一列,得到

Dn=xzzzzzxzzzzzxzzzzzxzzzzzx=x+(n1)zzzzzx+(n1)zxzzzx+(n1)zzxzzx+(n1)zzzxzx+(n1)zzzzx=[x+(n1)z]1zzzz1xzzz1zxzz1zzxz1zzzx\begin{aligned} & D_n=\left|\begin{array}{cccccc} x & z & z & \cdots & z & z \\ z & x & z & \cdots & z & z \\ z & z & x & \cdots & z & z \\ \vdots & \vdots & \vdots & & \vdots & \vdots \\ z & z & z & \cdots & x & z \\ z & z & z & \cdots & z & x \end{array}\right|=\left|\begin{array}{ccccccc} x+(n-1) z & z & z & \cdots & z & z \\ x+(n-1) z & x & z & \cdots & z & z \\ x+(n-1) z & z & x & \cdots & z & z \\ \vdots & \vdots & \vdots & & \vdots & \vdots \\ x+(n-1) z & z & z & \cdots & x & z \\ x+(n-1) z & z & z & \cdots & z & x \end{array}\right| \\ &=[x+(n-1) z]\left|\begin{array}{cccccc} 1 & z & z & \cdots & z & z \\ 1 & x & z & \cdots & z & z \\ 1 & z & x & \cdots & z & z \\ \vdots & \vdots & \vdots & & \vdots & \vdots \\ 1 & z & z & \cdots & x & z \\ 1 & z & z & \cdots & z & x \end{array}\right| \end{aligned}
=[x+(n1)z]100001xz00010xz00100xz01000xz=[x+(n1)z](xz)n1\begin{aligned} &=[x+(n-1) z]\left|\begin{array}{cccccc} 1 & 0 & 0 & \cdots & 0 & 0 \\ 1 & x-z & 0 & \cdots & 0 & 0 \\ 1 & 0 & x-z & \cdots & 0 & 0 \\ \vdots & \vdots & \vdots & & \vdots & \vdots \\ 1 & 0 & 0 & \cdots & x-z & 0 \\ 1 & 0 & 0 & \cdots & 0 & x-z \end{array}\right| \\ &=[x+(n-1) z](x-z)^{n-1} \end{aligned}

ii)当 yzy \neq z 时, a.先构造原行列式的递推关系:

Dn=xyyyyzxyyyzzxyyzzzxyzzzzx=j2×(1)+j1xyyyyyzxxyyy0zxyy0zzxy0zzzxD_n=\left|\begin{array}{cccccc} x & y & y & \cdots & y & y \\ z & x & y & \cdots & y & y \\ z & z & x & \cdots & y & y \\ \vdots & \vdots & \vdots & & \vdots & \vdots \\ z & z & z & \cdots & x & y \\ z & z & z & \cdots & z & x \end{array}\right| \xlongequal{j_2 \times(-1)+j_1}\left|\begin{array}{cccccc} x-y & y & y & \cdots & y & y \\ z-x & x & y & \cdots & y & y \\ 0 & z & x & \cdots & y & y \\ \vdots & \vdots & \vdots & & \vdots & \vdots \\ 0 & z & z & \cdots & x & y \\ 0 & z & z & \cdots & z & x \end{array}\right|
=(xy)Dn1+(xz)yyyyzxyyzzxyzzzx=(xy)Dn1+(xz)yzzzzzzxyyzzxyzzzx=(xy)Dn1+(xz)yzz0xzyzyz0xzyz000xz=(xy)Dn1+y(xz)n1\begin{gathered} =(x-y) D_{n-1}+(x-z)\left|\begin{array}{ccccc} y & y & \cdots & y & y \\ z & x & \cdots & y & y \\ \vdots & \vdots & & \vdots & \vdots \\ z & z & \cdots & x & y \\ z & z & \cdots & z & x \end{array}\right| \\ =(x-y) D_{n-1}+(x-z) \frac{y}{z}\left|\begin{array}{ccccc} z & z & \cdots & z & z \\ z & x & \cdots & y & y \\ \vdots & \vdots & & \vdots & \vdots \\ z & z & \cdots & x & y \\ z & z & \cdots & z & x \end{array}\right| \\ =(x-y) D_{n-1}+(x-z) \frac{y}{z}\left|\begin{array}{cccccc} z & \vdots & & & \vdots & \vdots \\ 0 & x-z & \cdots & y-z & y-z \\ \vdots & 0 & \cdots & x-z & y-z \\ 0 & 0 & \cdots & 0 & x-z \end{array}\right| \\ =(x-y) D_{n-1}+y(x-z)^{n-1} \end{gathered}
 b.构造转置行列式的递推关系:将a.中 z=y,y=z ,(为转置行列式,依然 =Dn ),得到 Dn=(xz)Dn1+z(xy)n1 联立两式, Dn=y(xz)nz(xy)nyz\begin{aligned} &\text { b.构造转置行列式的递推关系:将a.中 } z=y, y=z \text { ,(为转置行列式,依然 }=D_n \text { ),得到 }\\ &\begin{aligned} & D_n=(x-z) D_{n-1}+z(x-y)^{n-1} \\ & \text { 联立两式, } D_n=\frac{y(x-z)^n-z(x-y)^n}{y-z} \end{aligned}\\ \end{aligned}