论文部分内容阅读
摘 要: 行列式是一个重要的数学工具,在众多的科学技术领域内有十分广泛的应用.本文介绍行列式在等式证明中的若干应用.
关键词: 行列式 等式证明 应用
行列式是一个重要的数学工具,在众多的科学技术领域内有十分广泛的应用.本文主要介绍行列式在等式证明中的应用.等式证明在初等代数中占有一定的地位,利用行列式的性质解决某些等式证明问题,能达到事半功倍的效果.
一个元素含有字母x■,x■,…,x■的行列式可以看做是x■,x■,…,x■的多项式.反过来,一个多项式f(x■,x■,…,x■)可以写成元素含有字母x■,x■,…,x■的行列式.利用行列式的性质,对行列式进行恒等变形(不改变行列式的值),即可以导出多项式f(x■,x■,…,x■)的一个恒等变形,从而完成等式的证明.
例1:已知a b c=0,证明a■ b■ c■=3abc.
证:a■ b■ c■-3abc=a?摇?摇?摇b?摇?摇?摇cc?摇?摇?摇a?摇?摇?摇bb?摇?摇?摇c?摇?摇?摇ar■ r■=r■ r■a b c?摇?摇?摇a b c?摇?摇?摇a b c?摇 c?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇a?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇b?摇?摇?摇?摇?摇b?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇c?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇a?摇=0?摇?摇?摇0?摇?摇?摇0c?摇?摇?摇a?摇?摇?摇bb?摇?摇?摇c?摇?摇?摇a=0.
故a■ b■ c■=3abc.
例2:已知ax bz cy=1,ay bx cz=2,az by cy=3,证明(a■ b■ c■-3abc)(x■ y■ z■-3xyz)=18.
证:(a■ b■ c■-3abc)(x■ y■ z■-3xyz)
=a?搖?摇?摇b?摇?摇?摇cc?摇?摇?摇a?摇?摇?摇bb?摇?摇?摇c?摇?摇?摇ax?摇?摇?摇y?摇?摇?摇zz?摇?摇?摇x?摇?摇?摇yy?摇?摇?摇z?摇?摇?摇x=a?摇?摇?摇b?摇?摇?摇cc?摇?摇?摇a?摇?摇?摇bb?摇?摇?摇c?摇?摇?摇ax?摇?摇?摇y?摇?摇?摇zz?摇?摇?摇x?摇?摇?摇yy?摇?摇?摇z?摇?摇?摇x
=ax bz cy?摇?摇?摇ay bx cz?摇?摇?摇az by cxaz by cx?摇?摇?摇ax bz cy?摇?摇?摇ay bx czay bx cz?摇?摇?摇az by cx?摇?摇?摇ax bz cy
=1?摇?摇?摇2?摇?摇?摇33?摇?摇?摇1?摇?摇?摇22?摇?摇?摇3?摇?摇?摇1=18.
例3:已知ax by=1,bx cy=1,cx ay=1,证明ab bc ca=a■ b■ c■.
证:ab bc ca-(a■ b■ c■)
=a?摇?摇?摇b?摇?摇?摇-1c?摇?摇?摇a?摇?摇?摇-1b?摇?摇?摇c?摇?摇?摇-1c■ xc■=C■ yc■a?摇?摇?摇b?摇?摇?摇ax by-1c?摇?摇?摇a?摇?摇?摇cx ay-1b?摇?摇?摇c?摇?摇?摇bx cy-1=a?摇?摇?摇b?摇?摇?摇0c?摇?摇?摇a?摇?摇?摇0b?摇?摇?摇c?摇?摇?摇0=0.
故ab bc ca=a■ b■ c■.
例4:若(z-x)■-4(x-y)(y-z)=0,求证:x,y,z成等差数列.
证:由(z-x)■-4(x-y)(y-z)=0,有
?摇?摇z-x?摇?摇?摇?摇2x-2y2y-2z?摇?摇?摇?摇?摇z-x=?摇?摇?摇?摇z x-2y?摇?摇?摇?摇?摇2x-2y-(z x-2y)?摇?摇?摇?摇z-x=(z x-2y)?摇1?摇?摇?摇2x-2y-1?摇?摇?摇?摇z-x
=(z x-2y)■=0.
可得
z x-2y=0.
即
z x=2y.
所以x,y,z成等差数列.
例5:已知ax■ bx c=0,px■ qx r=0,证明(cp-ra)■=(br-qc)(aq-pb).
证:根据已知条件,c=-ax■-bx,r=-px■-qx,有
cp-ra?摇?摇?摇?摇?摇aq-pbbr-qc?摇?摇?摇?摇?摇cp-ra
=-apx■-bpx pax■ qax?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇aq-pb-bpx■-bqx aqx■ bqx?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇-apx■-bpx pax■ qax
=?摇x(aq-pb)?摇?摇?摇?摇?摇?摇aq-pbx■(aq-pb)?摇?摇?摇?摇x(aq-pb)=0.
则
(cp-ra)■-(aq-pb)(br-qc)=0.
即
(cp-ra)■=(aq-pb)(br-qc).
参考文献:
[1]张禾瑞,郝鈵新.高等代数[M](第五版).北京:高等教育出版社,2007:100-102.
[2]周立仁.行列式在初等数学中的几个应用[J].湖南理工学院学报.自然科学版,2008(04):17-19.
[3]梁波.例谈行列式的几个应用[J].毕节学院学报,2006(04):27-29.
关键词: 行列式 等式证明 应用
行列式是一个重要的数学工具,在众多的科学技术领域内有十分广泛的应用.本文主要介绍行列式在等式证明中的应用.等式证明在初等代数中占有一定的地位,利用行列式的性质解决某些等式证明问题,能达到事半功倍的效果.
一个元素含有字母x■,x■,…,x■的行列式可以看做是x■,x■,…,x■的多项式.反过来,一个多项式f(x■,x■,…,x■)可以写成元素含有字母x■,x■,…,x■的行列式.利用行列式的性质,对行列式进行恒等变形(不改变行列式的值),即可以导出多项式f(x■,x■,…,x■)的一个恒等变形,从而完成等式的证明.
例1:已知a b c=0,证明a■ b■ c■=3abc.
证:a■ b■ c■-3abc=a?摇?摇?摇b?摇?摇?摇cc?摇?摇?摇a?摇?摇?摇bb?摇?摇?摇c?摇?摇?摇ar■ r■=r■ r■a b c?摇?摇?摇a b c?摇?摇?摇a b c?摇 c?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇a?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇b?摇?摇?摇?摇?摇b?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇c?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇a?摇=0?摇?摇?摇0?摇?摇?摇0c?摇?摇?摇a?摇?摇?摇bb?摇?摇?摇c?摇?摇?摇a=0.
故a■ b■ c■=3abc.
例2:已知ax bz cy=1,ay bx cz=2,az by cy=3,证明(a■ b■ c■-3abc)(x■ y■ z■-3xyz)=18.
证:(a■ b■ c■-3abc)(x■ y■ z■-3xyz)
=a?搖?摇?摇b?摇?摇?摇cc?摇?摇?摇a?摇?摇?摇bb?摇?摇?摇c?摇?摇?摇ax?摇?摇?摇y?摇?摇?摇zz?摇?摇?摇x?摇?摇?摇yy?摇?摇?摇z?摇?摇?摇x=a?摇?摇?摇b?摇?摇?摇cc?摇?摇?摇a?摇?摇?摇bb?摇?摇?摇c?摇?摇?摇ax?摇?摇?摇y?摇?摇?摇zz?摇?摇?摇x?摇?摇?摇yy?摇?摇?摇z?摇?摇?摇x
=ax bz cy?摇?摇?摇ay bx cz?摇?摇?摇az by cxaz by cx?摇?摇?摇ax bz cy?摇?摇?摇ay bx czay bx cz?摇?摇?摇az by cx?摇?摇?摇ax bz cy
=1?摇?摇?摇2?摇?摇?摇33?摇?摇?摇1?摇?摇?摇22?摇?摇?摇3?摇?摇?摇1=18.
例3:已知ax by=1,bx cy=1,cx ay=1,证明ab bc ca=a■ b■ c■.
证:ab bc ca-(a■ b■ c■)
=a?摇?摇?摇b?摇?摇?摇-1c?摇?摇?摇a?摇?摇?摇-1b?摇?摇?摇c?摇?摇?摇-1c■ xc■=C■ yc■a?摇?摇?摇b?摇?摇?摇ax by-1c?摇?摇?摇a?摇?摇?摇cx ay-1b?摇?摇?摇c?摇?摇?摇bx cy-1=a?摇?摇?摇b?摇?摇?摇0c?摇?摇?摇a?摇?摇?摇0b?摇?摇?摇c?摇?摇?摇0=0.
故ab bc ca=a■ b■ c■.
例4:若(z-x)■-4(x-y)(y-z)=0,求证:x,y,z成等差数列.
证:由(z-x)■-4(x-y)(y-z)=0,有
?摇?摇z-x?摇?摇?摇?摇2x-2y2y-2z?摇?摇?摇?摇?摇z-x=?摇?摇?摇?摇z x-2y?摇?摇?摇?摇?摇2x-2y-(z x-2y)?摇?摇?摇?摇z-x=(z x-2y)?摇1?摇?摇?摇2x-2y-1?摇?摇?摇?摇z-x
=(z x-2y)■=0.
可得
z x-2y=0.
即
z x=2y.
所以x,y,z成等差数列.
例5:已知ax■ bx c=0,px■ qx r=0,证明(cp-ra)■=(br-qc)(aq-pb).
证:根据已知条件,c=-ax■-bx,r=-px■-qx,有
cp-ra?摇?摇?摇?摇?摇aq-pbbr-qc?摇?摇?摇?摇?摇cp-ra
=-apx■-bpx pax■ qax?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇aq-pb-bpx■-bqx aqx■ bqx?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇-apx■-bpx pax■ qax
=?摇x(aq-pb)?摇?摇?摇?摇?摇?摇aq-pbx■(aq-pb)?摇?摇?摇?摇x(aq-pb)=0.
则
(cp-ra)■-(aq-pb)(br-qc)=0.
即
(cp-ra)■=(aq-pb)(br-qc).
参考文献:
[1]张禾瑞,郝鈵新.高等代数[M](第五版).北京:高等教育出版社,2007:100-102.
[2]周立仁.行列式在初等数学中的几个应用[J].湖南理工学院学报.自然科学版,2008(04):17-19.
[3]梁波.例谈行列式的几个应用[J].毕节学院学报,2006(04):27-29.