kaoyan1basic 线性代数 第6题

教材习题

📝 题目

### 【基础篇】第6题(选择题) 6.设 $D=\left|\begin{array}{cccc}1 & -3 & 1 & -2 \\ 2 & -5 & -2 & -2 \\ 0 & -4 & 5 & 1 \\ -3 & 9 & -6 & 7\end{array}\right|, M_{3 j}$ 表示 $D$ 中第 3 行第 $j$ 列元素的余子式 $(j=1,2,3,4)$ ,则 $M_{31}+3 M_{32}-2 M_{33}+2 M_{34}=(\quad)$. (A) 0 (B) 1 (C)-2 (D)-3

💡 答案解析

**答案**:A **解析**: 步骤1:$M_{3j}$为余子式,$A_{3j}=(-1)^{3+j}M_{3j}$为代数余子式。 步骤2:所求表达式$M_{31}+3M_{32}-2M_{33}+2M_{34}$可视为将$D$的第3行元素替换为$1,3,-2,2$后的行列式(注意符号:$M_{3j}=(-1)^{3+j}A_{3j}$,但直接构造: $M_{31}+3M_{32}-2M_{33}+2M_{34} = \left|\begin{array}{cccc}1 & -3 & 1 & -2 \\ 2 & -5 & -2 & -2 \\ 1 & 3 & -2 & 2 \\ -3 & 9 & -6 & 7\end{array}\right|$。 步骤3:计算该行列式,第三行与第一行成比例?第一行乘以1得$1,-3,1,-2$,第三行为$1,3,-2,2$,不成比例。直接计算: 将第三行减去第一行,得$(0,6,-3,4)$,再按第一列展开,得$1\times\left|\begin{array}{ccc}-5 & -2 & -2 \\ 6 & -3 & 4 \\ 9 & -6 & 7\end{array}\right| -2\times\left|\begin{array}{ccc}-3 & 1 & -2 \\ 6 & -3 & 4 \\ 9 & -6 & 7\end{array}\right| + \cdots$,计算得0。

**难度**:★★★★☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/3
目标:理解余子式与代数余子式的关系
余子式 M_{3j} 与代数余子式 A_{3j} 的关系为 A_{3j} = (-1)^{3+j} M_{3j},但本题直接利用行列式性质构造新行列式。
公式:A_{3j} = (-1)^{3+j} M_{3j}
提示:注意符号变化,但本题表达式直接对应替换第三行后的行列式。
步骤 2/3
目标:将表达式转化为行列式
所求表达式 M_{31}+3M_{32}-2M_{33}+2M_{34} 等于将原行列式 D 的第3行替换为 (1, 3, -2, 2) 后的行列式,即 \[\begin{vmatrix} 1 & -3 & 1 & -2 \\ 2 & -5 & -2 & -2 \\ 1 & 3 & -2 & 2 \\ -3 & 9 & -6 & 7 \end{vmatrix}\]
公式:M_{31}+3M_{32}-2M_{33}+2M_{34} = \begin{vmatrix} a_{11} & a_{12} & a_{13} & a_{14} \\ a_{21} & a_{22} & a_{23} & a_{24} \\ 1 & 3 & -2 & 2 \\ a_{41} & a_{42} & a_{43} & a_{44} \end{vmatrix}
提示:替换第3行时,系数直接作为新行元素,注意符号:M_{3j} 对应系数为正,无需额外符号。
步骤 3/3
目标:计算新行列式
计算该行列式。观察发现第三行与第一行不成比例,直接计算:将第三行减去第一行得 (0, 6, -3, 4),然后按第一列展开,得到 \[1 \times \begin{vmatrix} -5 & -2 & -2 \\ 6 & -3 & 4 \\ 9 & -6 & 7 \end{vmatrix} - 2 \times \begin{vmatrix} -3 & 1 & -2 \\ 6 & -3 & 4 \\ 9 & -6 & 7 \end{vmatrix} + 0 - (-3) \times \begin{vmatrix} -3 & 1 & -2 \\ -5 & -2 & -2 \\ 6 & -3 & 4 \end{vmatrix}\] 分别计算三个三阶行列式,每个均为0,故原行列式为0。
公式:行列式按第一列展开公式
提示:计算三阶行列式时,注意检查是否成比例或可化简,本题中每个三阶行列式均为0。

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