计算行列式通常用降阶法, 但有时候也可反其道而行之. 升阶法常常用于一些 “缺少” 某行 (列) 的行列式, 加上适当的行列后反而可以简化问题. 下面是 3 个典型的例子.
例 1.34
计算下列行列式:
∣A∣=1+x11+x2⋮1+xn1+x121+x22⋮1+xn2⋯⋯⋯1+x1n1+x2n⋮1+xnn
解
将行列式升阶为
∣A∣=111⋮101+x11+x2⋮1+xn01+x121+x22⋮1+xn2⋯⋯⋯⋯01+x1n1+x2n⋮1+xnn=111⋮1−1x1x2⋮xn−1x12x22⋮xn2⋯⋯⋯⋯−1x1nx2n⋮xnn.
将第一行拆开, 得
∣A∣=211⋮10x1x2⋮xn0x12x22⋮xn2⋯⋯⋯⋯0x1nx2n⋮xnn+−111⋮1−1x1x2⋮xn−1x12x22⋮xn2⋯⋯⋯⋯−1x1nx2n⋮xnn.
后面一个行列式的第一行提出公因子 -1 后是一个关于 1,x1,x2,⋯,xn 的 Vander Monde 行列式, 从而可得
∣A∣=(2x1x2⋯xn−(x1−1)(x2−1)⋯(xn−1))1≤i<j≤n∏(xj−xi).
例 1.35
计算下列行列式:
∣A∣=11⋮1x1x2⋮xnx12x22⋮xn2⋯⋯⋯x1n−2x2n−2⋮xnn−2x1nx2n⋮xnn.
解
注意这个行列式和 Vander Monde 行列式的区别在于它们的最后一列. 现添上一行一列使之成为 Vander Monde 行列式,再求出 yn−1 的系数即可解出答案:
∣B∣=11⋮11x1x2⋮xnyx12x22xn2y2⋯⋯⋮⋯⋯x1n−1x2n−1⋮xnn−1yn−1x1nx2n⋮xnnyn
则
∣B∣=(y−x1)(y−x2)⋯(y−xn)1≤i<j≤n∏(xj−xi).
因此 yn−1 的系数是
−(x1+x2+⋯+xn)1≤i<j≤n∏(xj−xi).
而 ∣B∣ 中元素 yn−1 的代数余子式为 (−1)n+1+n∣A∣=−∣A∣ ,因此
∣A∣=(x1+x2+⋯+xn)1≤i<j≤n∏(xj−xi).
例 1.36
计算下列行列式:
∣A∣=11⋮1x12x22⋮xn2⋯⋯⋯x1nx2n⋮xnn
解
将这个行列式添上一行一列使之成为 Vander Monde 行列式,再求出 y 的系数即可解出答案:
∣B∣=11⋮11x1x2⋮xnyx12x22⋮xn2y2⋯⋯⋯⋯x1nx2n⋮xnnyn
则
∣B∣=(y−x1)(y−x2)⋯(y−xn)1≤i<j≤n∏(xj−xi).
因此 y 的系数是
(−1)n−1(i=1∑nx1⋯xi−1xi+1⋯xn)1≤i<j≤n∏(xj−xi).
而 ∣B∣ 中元素 y 的代数余子式为 (−1)n+1+2∣A∣=(−1)n−1∣A∣ ,因此
∣A∣=(i=1∑nx1⋯xi−1xi+1⋯xn)1≤i<j≤n∏(xj−xi).