Как найти дет матрицы а

Онлайн калькулятор. Определитель матрицы. Детерминант матрицы

Используя этот онлайн калькулятор для вычисления определителя (детерминанта) матриц, вы сможете очень просто и быстро найти определитель (детерминант) матрицы.

Воспользовавшись онлайн калькулятором для вычисления определителя (детерминанта) матриц, вы получите детальное решение вашей задачи, которое позволит понять алгоритм решения задач на транспонирование матриц, а также закрепить пройденный материал.

Найти определитель (детерминант) матрицы

Вводить можно числа или дроби (-2.4, 5/7, …). Более подробно читайте в правилах ввода чисел.

Найти определитель (детерминант) матрицы онлайн

На данной странице калькулятор поможет найти определитель матрицы онлайн с подробным решением. При решении можно выбрать правило треугольника, правило Саррюса. Разложение определителя по строке или столбцу. Приведение определителя к треугольному виду. Для расчета задайте целые или десятичные числа.

Determinant of a Matrix is defined as the function that gives the unique output (real number) for every input value of the matrix. the scalar value computed for a given square matrix. Determinant of the matrix is considered the scaling factor that is used for the transformation of a matrix. Determinant of a matrix is useful for finding the solution of a system of linear equations, the inverse of the square matrix, and others. The determinant of only square matrices exists.

Definition of Determinant of Matrix

Determinant of a Matrix is defined as the sum of products of the elements of any row or column along with their corresponding co-factors. Determinant is defined only for square matrices.

Determinant of any square matrix of order 2×2, 3×3, 4×4, or n × n, where n is the number of rows or the number of columns. (For a square matrix number of rows and columns are equal). Determinant can also be defined as the function which maps every matrix with the real numbers. 

For any set S of all square matrices, and R the set of all numbers the function f, f: S → R is defined as f (x) = y, where x ∈ S and y ∈ R, then f (x) is called the determinant of the input matrix.

Symbol of Determinant

Let’s take any square matrix A, then the determinant of A is denoted as det A (or) |A|. Determinant is also denoted by the symbol Δ.

Minor of Element of Matrix

Minor is required to find determinant for single elements (every element) of the matrix. They are the determinants for every element obtained by eliminating the rows and columns of that element. If the matrix given is:

Minor of a₁₂ will be the determinant:

Question: Find the Minor of element 5 in the determinant 

Answer:

The minor of element 5 will be the determinant of 

Calculating the determinant, the minor is obtained as: 

(2 × 1) – (2 × 2) = -2

Cofactors of Element of Matrix

Cofactors are related to minors by a small formula, for an element a_ij, the cofactor of this element is C_ij and the minor is M_ij then, the cofactor can be written as: 

C_ij = (-1)^i+jM_ij

Question: Find the cofactor of the element placed in the first row and second column of the determinant:

Answer: 

In order to find out the cofactor of the first row and second column element i.e the cofactor for 1. First find out the minor for 1, which will be: 

M₁₂ = 4

Now, applying the formula for cofactor: 

C₁₂ = (-1)^{1 + 2}M₁₂

C₁₂ = (-1)³ × 4

C₁₂ = -4

Adjoint of a Matrix

The Adjoint of a matrix for order n can be defined as the transpose of its cofactors. For a matrix A:

Adj. A = [C_ij]_n×n^T

Transpose of a Matrix

Transpose of a Matrix A is denoted as A^T or A’. It is clear that the vertical side in the matrix is known as a column and the horizontal side is known as a row, Transposing a Matrix means replacing the Rows with columns and Vice-Versa, since the Rows and Columns are changing, the Order of the Matrix also changes.

 If a Matrix is given as A= [a_ij]_m×n, then its Transpose will become

A^T or A’ = [a_ji]_n×m

Question: What will be the transpose of the Matrix A =

Answer: 

Interchanging Rows and Columns, A^T = 

Determinant of a 1×1 Matrix

Let X = [a] be the matrix of order one, then its determinant is given by det(X) = a. 

Determinant of a 2×2 Matrix

The determinant of any 2×2 square matrix A = 
is calculated using the formula |A| = ad – bc. 

Example: Find the Determinant of A = 

Solution:

Determinant of A =   is calculated as,

| A | = 

| A | = 3×3 – 2×2 
       = 9 – 4 
       = 5

Physical Significance of Determinant

Consider a 2D matrix, each column of this matrix can be considered as a vector on the x-y plane.  So, the determinant between two vectors on a 2d plane gives us the area enclosed between them. If we extend this concept, in 3D the determinant will give us the volume enclosed between two vectors. 

Determinant of a 3×3 Matrix

Determinant of a 3×3 Matrix is determined by expressing it in terms of 2nd-order determinants. It can be expanded either along rows(R₁, R₂ or R₃) or column(C₁, C₂ or C₃). Consider a  matrix A of order 3×3 

A =   

For calculating the Determinant of 3×3 Matrix use the following step:

Step 1: Multiply the first element a₁₁ of row R₁ with (-1)^{(1 + 1)}[(-1)sum of suffixes in a₁₁] and with the second order determinant obtained by deleting the elements of row R₁ and C₁ of A as a₁₁ lies in R₁ and C₁. 

Step 2: Similarly, multiply the second element of the first rowR₁,  with the determinant obtained after deleting the first row and second column. 

Step 3: Multiply the third element of row R₁ with the determinant obtained after deleting the first row and third column. 

Step 4: Now the expansion of the determinant of A, that is |A| can be written as |A| =  

Similarly, in this way, we can expand it along any row and any column. 

Example: Evaluate the determinant det(A) = 

Solution: 

We see that the third column has most number of zeros, so it will be easier to expand along that column. 

det(A) = 

Laplace Formula for Determinant

Laplace’s formula, is used to expressed the determinant of a matrix in terms of the minors of the matrix.

If  A_n×n is the given suare matrix and C_ij is the cofactor of A_ij the solving for any row i or column j

det (A) = 

Properties of Determinants

Various Properties of the Determinants of the square matrix are discussed below:

• Reflection Property: Value of the determinant remains unchanged even after rows and columns are interchanged. That determinant of a matrix and its transpose remains the same.
• Switching Property: If any two rows or columns of a determinant are interchanged, then the sign of the determinant changes.

Example: 

Solution:

det. A = [3×{(1×1)-(0×1)}]-[3×{(2×1)-(5×1)}]+[0×{(2×0)-(5×1)}]

= {3×(1-0)}-{3×(2-5)+0

= [3-{3(-3)}+0]

= (3+9)

=12

Now, Interchanging Row 1 with Row 2, determinant will be:

det. A = [2×{(3×1)-(0×0)}]-[1×{(3×1)-(5×0)}]+[1×{(3×0)-(5×3)}]

= (6-3-15)

= -12

• Repetition Property/Proportionality Property: If any two rows or any two columns of a determinant are identical, then the value of the determinant becomes zero.
• Scalar Multiple Property: If each element of a row (or a column) of a determinant is multiplied by a constant k, then its value gets multiplied by k

• Sum Property: If some or all elements of a row or column can be expressed as the sum of two or more terms, then the determinant can also be expressed as the sum of two or more determinants.

Also, Check

• Transpose of a Matrix
• Inverse of a Matrix Formula

Solved Examples on Determinant of Matrix

Example 1: If x, y, and z are different. and A = , then show that 1 + xyz = 0. 

Solution: 

Using Sum Property

On solving this determinant and expanding it, 

A = (1 + xyz)(y- x)(z-y)(z-x) 

Since it’s given in the question, that all x, y and z have different values and A =0. So the only term that can be zero is 1 + xyz. 

Hence, 1 + xyz = 0

Example 2: Evaluate . 

Solution: 

Using Scalar Multiple Property and Repetition Property

Example 3: Evaluate the determinant  

Solution: 

Using Proportionality Property

Two of the rows of the matrix are identical. 

So, 

FAQs on Determinant of Matrix

Question 1: What is meant by the determinant formula?

Answer:

For any 3×3 matrix A =  the shortcut formula for computing its determinant is: 

|A| = a (ei − fh) − b (di − fg) + c (dh − eg)

Question 2: Can determinant of any matrix be negative?

Answer:

Yes, the determinant of any matrix can be negative.

Question 3: Can determinant of any matrix ever be equal to 0?

Answer:

Yes, the determinant of any matrix can be zero if any one row or column of the matrix has all the zero values. It can also be zero if any two rows or columns of the matrix are equal.

Question 4: How to find the Determinant of Matrix?

Answer:

The determinant of any matrix can be found by using the following steps:

Step 1: Select any row or column of our choice.

Step 2: Calculate the cofactors of all the elements of the selected row or column

Step 3: The product of the elements of the row or column by their corresponding cofactors is found. The calculated product is added with alternate negative sign.

Найти определитель матрицы

Этот калькулятор поможет Вам вычислить определитель, разложив его по строке или столбцу, либо предварительно получив нули в строке или столбце. Детерминант будет вычислен с выводом промежуточных результатов.

• Оставляйте лишние ячейки пустыми для ввода неквадратных матриц.

• Элементы матриц — десятичные (конечные и периодические) дроби: 1/3, 3,14, -1,3(56) или 1,2e-4; либо арифметические выражения: 2/3+3*(10-4), (1+x)/y^2, 2^0,5 (=2), 2^(1/3), 2^n, sin(phi), cos(3,142rad), a_1 или (root of x^5-x-1 near 1,2).

  • decimal (finite and periodic) fractions:

    1/3, 3,14, -1,3(56) или 1,2e-4

  • 2/3+3*(10-4), (1+x)/y^2, 2^0,5 (=2), 2^(1/3), 2^n, sin(phi), cos(3,142rad), a_1 или (root of x^5-x-1 near 1,2)

  • matrix literals:

    {{1,3},{4,5}}

  • operators:

    +, -, *, /, , !, ^, ^{*}, ,, ;, ≠, =, ⩾, ⩽, > и <

  • functions:

    sqrt, cbrt, exp, log, abs, conjugate, min, max, gcd, rank, adjugate, inverse, determinant, transpose, pseudoinverse, cos, sin, tan, cot, cosh, sinh, tanh, coth, arccos, arcsin, arctan, arccot, arcosh, arsinh, artanh и arcoth

  • units:

    rad, deg

  • special symbols:

    • pi, e, i — mathematical constants
    • k, n — integers
    • I or E — identity matrix
    • X, Y — matrix symbols
• Используйте ↵ Ввод, Пробел, ←↑↓→, Backspace и Delete для перемещения по ячейкам, Ctrl⌘ Cmd+C/Ctrl⌘ Cmd+V — для копирования матриц.
• Перетаскивайте матрицы из результата (drag-and-drop), или даже из текстового редактора.
• За теорией о матрицах и операциях над ними обращайтесь к страничке на Википедии.

Содержание:

Определители II и III порядка

Определение: Определителем порядка n называется число (выражение), записанное в виде квадратной таблицы, имеющей n строк и n столбцов, которая раскрывается по определенному правилу.

Числа

Определение: Определителем II порядка называется число (выражение), записанное в виде квадратной таблицы размером 2×2, т.е. имеющая 2 строки и 2 столбца.

Определение: Определитель II порядка вычисляется по правилу: из произведения элементов, стоящих на главной диагонали, надо вычесть произведение элементов, стоящих на побочной диагонали:

Пример:

Определение: Определителем III порядка называется число (выражение), записанное в виде квадратной таблицы размером 3×3, то есть имеющей 3 строки и 3 столбца.

Определитель III порядка вычисляется по правилу Саррюса: за определителем выписывают первый и второй столбцы, затем из суммы произведений элементов, стоящих на главной диагонали ей параллельных диагоналях, надо вычесть сумму произведений элементов, стоящих на побочной диагонали и ей параллельных:

Пример:

Определение: Минором элемента называется определитель порядка (n-1), который получается из исходного определителя порядка n путем вычеркивания строки i и столбца j, на пересечении которых стоит элемент

Пример:

Найти миноры элементов и определителя из Примера 2. Вычеркивая в определителе строку 1 и столбец 2: получим минор Поступая аналогично со строкой 3 и столбцом 3, получим минор

Пример:

Найти миноры элементов и определителя Исходя из определения минора получаем аналогично найдем минор

Определение: Алгебраическим дополнением элемента называется произведение минора этого элемента на т.е.

Замечание: Из определения алгебраического дополнения следует, что алгебраическое дополнение совпадает со своим минором, если сумма является четным числом, и противоположно ему по знаку, если сумма — нечетное число.

Определение: Транспонированным определителем n-го порядка называется определитель порядка n, полученный из исходного определителя путем замены строк на соответствующие столбцы, а столбцов на соответствующие строки.

Если

Пример:

Найти определитель, транспонированный к определителю Из определения транспонированного определителя

Свойства определителей

1. Величина транспонированного определителя равна величине исходного определителя. Пусть Отсюда видно, что

2. Перестановка местами двух строк (столбцов) изменяет знак определителя на противоположный. Пусть

Если поменять местами строки (столбцы) четное число раз, то величина и знак определителя не меняется. Нечетная перестановка местами строк (столбцов) не меняет величину определителя, но изменяет его знак на противоположный.

3. Определитель, содержащий две (или более) одинаковых строки (столбца), равен нулю. Если определитель содержит два одинаковых столбца, то

4. Для того чтобы умножить определитель на число k, достаточно умножить на это число все элементы какой-либо одной строки (столбца). Обратно: если все элементы какой-либо строки (столбца) имеют общий множитель k, то его можно вынести за знак определителя.

Докажем это свойство:

5. Если две каких-либо строки (столбца) пропорциональны, то определитель равен нулю.

Пусть в определителе II порядка первая и вторая строки пропорциональны, тогда

6. Если все элементы какой-либо строки (столбца) равны нулю, то определитель равен нулю.

Пусть в определителе II порядка все элементы первой строки равны нулю, тогда

7. Если элементы какой-либо строки (или столбца) можно представить в виде двух слагаемых, то сам определитель можно представить в виде суммы двух определителей. Если Доказать самостоятельно.

8. Если все элементы какой-либо строки (столбца) умножить на вещественное число к и прибавить k соответствующим элементам другой строки (соответственно, столбца), то величина определителя не изменится.

Умножим элементы второго столбца на вещественное число k и прибавим результат умножения к соответствующим элементам первого столбца, получим

Второй определитель равен нулю по свойству 5.

Замечание: Данное свойство применяется для обнуления всех элементов какой-либо строки (столбца) за исключением одного (метод обнуления), что существенно снижает трудоемкость вычисления определителей порядка выше 3 (см. также свойство 9.).

9. [Метод раскрытия определителя по элементам какой-либо строки (или столбца); универсальный способ вычисления определителя любого порядка]. Определитель любого порядка равен сумме произведений элементов какой-либо строки (столбца) на их алгебраические дополнения:

Пример:

Вычислить определитель по элементам 3 строки и по элементам 2 столбца.

Решение:

Воспользуемся свойством 9.: раскроем определитель по элементам 3 строки Вычислим определитель по элементам 2 столбца

Из полученных результатов видно, что свойство 9. является универсальным методом вычисления любых определителей по элементам любой строки или столбца.

Используя свойство 8. можно обнулить все элементы какой-либо строки (столбца) за исключением одного (метод обнуления), а затем раскрыть определитель по элементам этой строки, воспользовавшись свойством 9.

Пример:

Вычислить определитель

Решение:

Обнулим элементы в третьей строке, для чего выполним следующие действия: (по свойству 4. из третьей строки вынесем множитель 2) используя свойство 8., умножим все элементы второго столбца на 1.5 и прибавим к соответствующим элементам третьего столбца, получим)

(по свойству 4. из третьего столбца вынесем множитель 0,5, тогда множитель перед определителем станет равным 1)

(раскроем определитель по элементам третьей строки: выше из определителя третьего порядка вычеркнута третья строка с нулями и второй столбец, т.е. показан необходимый для дальнейших вычислений минор Таким образом, метод обнуления позволяет значительно ускорить процесс вычисления любого определителя.

Пример:

Решить уравнение

Решение:

Вычислим определители второго и третьего порядков согласно вышеописанным правилам:

Найденные величины подставим в исходное уравнение

Пример:

Решить неравенство

Решение:

Вычислим определители второго и третьего порядков согласно вышеописанным правилам:

Найденные величины подставим в исходное неравенство

Пример:

Вычислить определитель четвертого порядка (аналогично выполнить такие же действия с определителем третьего порядка), преобразовав его так, чтобы три элемента некоторого ряда равнялись нулю, и вычислить полученный определитель по элементам этого ряда:

Решение:

Во второй строке исходного определителя присутствуют 1 и 0, поэтому обнуление элементов будем производить в этой строке (при обнулении элементов в строке действия производят со столбцами и наоборот): — строка обнуления; — столбцы, с которыми производят действия)=

(по методу обнуления раскроем определитель по элементам 2-ой строки ( — цифры, с которыми производятся действия))

(по универсальному методу раскроем определитель по элементам третьей строки)

Определители

Перестановкой чисел 1, 2,…, n называется любое расположение этих чисел в определенном порядке. В элементарной алгебре доказывается, что число всех перестановок, которые можно образовать из n чисел, равно 12…n = n!. Например, из трех чисел 1, 2, 3 можно образовать 3!=6 перестановок: 123, 132, 312, 321, 231, 213. Говорят, что в данной перестановке числа i и j составляют инверсию (беспорядок), если i>j, но i стоит в этой перестановке раньше j, то есть если большее число стоит левее меньшего.

Перестановка называется четной (или нечетной), если в ней соответственно четно (нечетно) общее число инверсий. Операция, посредством которой от одной перестановки переходят к другой, составленной из тех же n чисел, называется подстановкой n-ой степени.

Подстановка, переводящая одну перестановку в другую, записывается двумя строками в общих скобках, причем числа, занимающие одинаковые места в рассматриваемых перестановках, называются соответствующими и пишутся одно под другим. Например, символ обозначает подстановку в которой 3 переходит в

Подстановка называется четной (или нечетной), если общее число инверсий в обеих строках подстановки четно (нечетно). Всякая подстановка n-ой степени может быть записана в виде т.е. с натуральным расположением чисел в верхней строке.

Пусть нам дана квадратная матрица порядка n

Рассмотрим все возможные произведения по n элементов этой матрицы, взятых по одному и только по одному из каждой строки и каждого столбца, т.е. произведений вида:

где индексы составляют некоторую перестановку из чисел 1, 2,…,n. Число таких произведений равно числу различных перестановок из n символов, т.е. равно n!. Знак произведения (4.4) равен (-1)^q где q — число инверсий в перестановке вторых индексов элементов.

Определителем n-го порядка, соответствующим матрице (4.3), называется алгебраическая сумма n! членов вида (4.4). Для записи определителя употребляется символ (детерминант, или определитель, матрицы А).

Свойства определителей:

1. Определитель не меняется при транспонировании.
2. Если одна из строк определителя состоит из нулей, то определитель равен нулю.
3. Если в определителе переставить две строки, определитель поменяет знак.
4. Определитель, содержащий две одинаковые строки, равен нулю.
5. Если все элементы некоторой строки определителя умножить на некоторое число то сам определитель умножится на
6. Определитель, содержащий две пропорциональные строки, равен нулю.
7. Если все элементы i-й строки определителя представлены в виде суммы двух слагаемых то определитель равен сумме определителей, у которых все строки, кроме i-ой, — такие же, как в заданном определителе, а i-я строка в одном из слагаемых состоит из элементов в другом — из элементов
8. Определитель не меняется, если к элементам одной из его строк прибавляются соответствующие элементы другой строки, умноженные на одно и то же число.

Замечание. Все свойства остаются справедливыми, если вместо строк взять столбцы.

Минором элемента определителя d n-го порядка называется определитель порядка n-1, который получается из d вычеркиванием строки и столбца, содержащих данный элемент.

Алгебраическим дополнением элемента определителя d называется его минор взятый со знаком Алгебраическое дополнение элемента будем обозначать Таким образом,

Способы практического вычисления определителей, основанные на том, что определитель порядка n может быть выражен через определители более низких порядков, дает следующая теорема.

• Заказать решение задач по высшей математике

Теорема (разложение определителя по строке или столбцу).

Определитель равен сумме произведений всех элементов произвольной его строки (или столбца) на их алгебраические дополнения. Иначе говоря, имеет место разложение d по элементам i-й строки или j- го столбца

В частности, если все элементы строки (или столбца), кроме одного, равны нулю, то определитель равен этому элементу, умноженному на его алгебраическое дополнение.

Пример:

Не вычисляя определителя показать, что он равен нулю.

Решение:

Вычтем из второй строки первую, получим определитель равный исходному. Если из третьей строки также вычесть первую, то получится определитель в котором две строки пропорциональны.

Такой определитель равен нулю.

Пример:

Вычислить определитель разложив его по элементам второго столбца.

Решение:

Разложим определитель по элементам второго столбца:

Пример:

Вычислить определитель в котором все элементы по одну сторону от главной диагонали равны нулю.

Решение:

Разложим определитель А по первой строке:

Определитель, стоящий справа, можно снова разложить по первой строке, тогда получим:

И так далее. После n шагов придем к равенству

Пример:

Вычислить определитель

Решение:

Если к каждой строке определителя, начиная со второй, прибавить первую строку, то получится определитель, в котором все элементы, находящиеся ниже главной диагонали, будут равны нулю. А именно, получим определитель: равный исходному.

Рассуждая, как в предыдущем примере найдем, что он равен произведению элементов главной диагонали, т.е. n!. Способ, с помощью которого вычислен данный определитель, называется способом приведения к треугольному виду.

——- в вышмате

Определители. Алгебраические дополнения

Внимание! Понятие определителя вводится только для квадратной матрицы.

Матрица называется квадратной порядка n, если количество ее строк совпадает с количеством столбцов и равно n.

Элементы квадратной матрицы, имеющие одинаковые значения индексов, составляют главную диагональ. Элементы квадратной матрицы порядка n, сумма индексов каждого из которых равна n+1, составляют побочную диагональ.

Определитель матрицы обозначается одним из следующих символов:

Внимание! Определитель — это число, характеризующее квадратную мат- рицу.

Определитель матрицы второго порядка равен разности элементов главной и побочной диагоналей соответственно:

Определитель матрицы третьего порядка равен сумме элементов главной диагонали и элементов, расположенных в вершинах треугольников с основаниями, параллельными главной диагонали, а также разности элементов побочной диагонали и элементов, расположенных в вершинах треугольников с основаниями, параллельными побочной диагонали.

Схематично это правило изображается так (правило треугольника):

Например,

Квадратная матрица называется верхней (нижней) треугольной, если все элементы, стоящие под (над) главной диагональю равны нулю.

Отметим некоторые свойства определителя.

1. Определитель треугольной матрицы равен произведению элементов главной диагонали.
2. При транспонировании матрицы ее определитель не изменяется.
3. От перестановки двух рядов (строк или столбцов) определитель меняет знак.
4. Общий множитель всех элементов некоторого ряда определителя можно выносить за знак определителя.
5. Если все элементы какого-нибудь ряда матрицы равны нулю, то определитель равен нулю.
6. Определитель, содержащий два пропорциональных ряда, равен нулю.
7. Определитель не изменится, если к элементам какого-либо ряда прибавить соответствующие элементы другого ряда, умноженные на одно и то же число.
8. Определитель произведения двух матриц одинакового порядка равен произведению определителей этих матриц.

Минором элемента определителя n-го порядка называется определитель (n-l)-ro порядка, получаемый вычеркиванием i-й строки и j-ro столбца, на пересечении которых стоит этот элемент. Обозначение:

Алгебраическим дополнением элемента называется его минор, умноженный на Обозначение:

Теорема разложения.

Определитель матрицы равен сумме произведений элементов любого ряда на их алгебраические дополнения.

Пример №2

Вычислить определитель, разлагая его по элементам первой строки:

Решение:

По теореме разложения

Найдем алгебраические дополнения элементов матрицы А:

Следовательно,

Для вычисления определителя порядка выше третьего удобно пользоваться теоремой разложения (метод понижения порядка) или методом приведения определителя к треугольному виду.

Пример №3

Вычислить определитель, приведя его к треугольному виду:

Решение:

Применяя свойство 6 определителей, преобразуем последовательно второй, третий, четвертый столбцы матрицы.

1. прибавили ко второму столбцу первый, умноженный на -2;
2. прибавили к третьему столбцу первый, умноженный на -3;
3. прибавили к четвертому столбцу первый, умноженный на -4;
4. применили свойство 1 определителей.