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范德蒙行列式的推广及其应用论文 - 陈仁俊

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合肥学院数理系2013届数学与应用数学专业毕业论文(综述)

第一章:绪论

1.1引言

我们称形如行列式

1x1Dn?x12x1n?11x22x21xn2xn (1)

n?1x2n?1xn称为n 阶的范德蒙(Vander monde)行列式.

我们来证明,对任意的n?n?2?,nD=xijXij阶范德蒙行列式等于

x1,x2,x3,,xn

这n 个数的所有可能的差xi-xj(1≤j<i ≤n)的乘积.

1.2 范德蒙德行列式的证明

1.2.1 用定理证明范德蒙德行列式

已知在n级行列式

x11

x1jxijxnjx1nxinxnn

D=xi1xn1中,第i行(或第j列)的元素xij除外都是零,那么这个行列式等于xij与它的代数余子式Aij的乘

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合肥学院数理系2013届数学与应用数学专业毕业论文(综述)

积D=xijXij,在

111x1x2xnDn?x21x22x2n

xn?11xn?1xn?12n中,从最后一行开始,每一行减去它相邻前一行的x1倍得

11110x2?x1x3?x1xn?x1Dn?0x2(x2?x1)x3(x3?x1)xn(xn?x1)

0xn?2?2n?2(x2?x1)an3(a3?a1)a2n(an?a1)根据上述定理

x2?x1x3?x1xn?x1D(x2?x1)x(x3?x1)x(xn?x1)n?x2

x(x2?x1)x(x3?x1)x(xn?x1)提出每一列的公因子后得

111D2x3xnn?(x2?x1)(x3?x1)(xn?x1)?xxn?22xn?23xn?2n最后一个因子是n?1阶范德蒙行列式,用Dn?1表示,则有

Dn?(x2?x1)(x3?x1)(xn?x1)Dn?1

同样可得

Dn?1?(x3?x2)(x4?x2)(xn?x2)Dn?2

此处Dn?2是一个n-2阶范德蒙行列式,如此继续下去,最后得

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Dn?(x2?x1)(x3?x1)(xn?x1)(a3?a2)(xn?x2)(xn?xn?1)?1?j?i?n?(xi?xj)

1.2.2 新的证明方法: 数学归纳法

我们对n作归纳法. (1)当n?2时,

1x11x2?x2?x1 结果是对的.

(2)假设对于n?1级的范德蒙行列式结论成立,现在来看n 级的情况.在

1x1Dn?x12x1n-1

1x22x21x32x31xn2xn

n-1x2n-1x3n-1xn中,第n行减去第n?1行的x1倍,第n?1行减去第n?2行的x1倍,也就是由下而上依次地从每一行减去它上一行的x1倍,有

10d?01x2?x12x2?x1x21x3?x1x32?x1x31xn?x1xn?x1xnn?1n?2xn?x1xn

n?1n?20x2?x1x2x3n?1?x1x3n?2x2?x1?

x3?x1x32?x1x3xn?x1xn?x1xn

x22?x1x2x2n?1?x1x2n?2x3n?1?x1x3n?2

xnn?1?x1xnn?27

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?(x2?x1)(x3?x1)(xn?x1)1x21x31xn

x2n?2x3n?2xnn?2后面这行列式是一个n-1级的范德蒙德行列式,根据归纳法假设,它等于所有可能差xi?xj(2

≤j<i≤n);而包含xi的差全在前面出现了.因之,结论对n级范德蒙德行列式也成立.根据数

学归纳法,完成了证明. ?

用连乘号,这个结果可以简写为

1x22x21x32x31xn2xn?1?j?i?n?(xi?xj)

x1n?1n?1x2n?1xn由这个结果立即得出,范德蒙德行列式为零的充分必要条件是

x1,x2,x3,,xn

这n个数中至少有两个相等.

1.3 范德蒙行列式的性质

利用行列式的性质容易推得:

1、 若将范德蒙行列式Dn逆时针旋转90可得

1xnn?1xnn?1xn?11xn?11x1?(?1)n(n?1)Dn2

x1n?12、 若将范德蒙行列Dn顺时针旋转90,可得

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