浅谈范德蒙行列式的构造和应用问题论文_周冠豪

浅谈范德蒙行列式的构造和应用问题论文_周冠豪

南阳市第一高中 河南 南阳 473061

摘 要:主要介绍范德蒙行列式的定义及其性质,研究范德蒙行列式的几种构造方法和其在多项式理论中的应用问题,最后对应用方法技巧作出概括和总结。

关键词:范德蒙行列式 多项式 线性变换

行列式的研究是伴随着线性代数的发展而发展起来的,它最早出现在16世纪关于求解线性方程组的问题中。18世纪,法国著名的数学家范德蒙(Van de monde)将行列式的理论脱离线性方程组,作为专门的理论进行研究,并在此基础上确立了行列式的一些性质,使行列式逐步成为一门独立的数学研究课题。

范德蒙行列式是范德蒙在1772年提出的一种著名的行列式,具有重要的理论研究意义和广泛的应用价值。自上世纪50年代以来,数学工作者对范德蒙行列式的计算方法和一些应用进行了研究,但是对其构造方法和应用技巧的总结、归纳还比较欠缺,系统性和规范性也存在不足。

一、范德蒙行列式的定义及其性质

定义1:形如  的行列式,称为x1,

x2,…,xn的n阶范德蒙行列式,记作Vn(x1,x2,…,xn)。

定理1:n阶范德蒙行列式Vn(x1,x2,…,xn)=

  = (xi-xj)(1)

定理2:范德蒙行列式(1)为零的充分必要条件是x1,x2,…,xn这n个数中至少有两个相等。

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二、范德蒙行列式的构造

1.利用行列变换法构造范德蒙行列式。

2.利用加边法构造范德蒙行列式。

三、范德蒙行列式在多项式理论中的应用

例:设f(x)=a0+a1x+a2x2+…+anxn,证明如果f(x)有n+1个不同的根,则f(x)为零多项式,即f(x)=0。

证明:由题设知f(x)有n+1个不同的根,不妨设为x1,…,xn+1,其中xi≠xj,i≠j,将其分别代入函数f(x)表达式,得n+1个方程如下:

 a0+a1x1+a2a12+…+anx1n=0

 a0+a1x2+a2a22+…+anx2n=0

 a0+a1xn+1+a2an+12+…+anxn+1n=0

将a0,a1,a2,…an看作未知量得上述方程组的系数行列式为Dn+1= (xi-xj),由于xi≠xj(i≠j),因此Dn+1≠0,由克莱姆法则知,该方程组只有零解,也即a0=a1=a2=…=an=0,因此f(x)=0。

四、范德蒙行列式在线性变换理论中的应用

例:如果λ1,λ2,…λs是线性变换的两两不同的特征值ai∈Vλ (1,2,…s),则当时a1+a2+…+as=0时,必有a1=a2=…=as=0。

证明:注意到ai=λiai(1≤i≤s)(设是Vλ 的线性变换),对等式a1+a2+…+as=0两边逐次作用,

得用矩阵表示为

式,由于λ1,λ2,…λs两两不同,从而B是可逆矩阵。

在上式两边右乘B-1得a1=a2=…=as=0。

五、结语

范德蒙行列式为问题的求解提供了十分有效的手段,对范德蒙行列式的应用不仅需要对范德蒙行列式的形式、特点及性质熟练掌握,而且要能灵活地运用。只有打好数学基础,不断地分析和解决典型的题目,找出内在的规律,日积月累,对范德蒙行列式的应用才能得到进一步的掌握。

参考文献

[1]张毅 范德蒙德行列式的应用探讨[J].长江大学学报,2011,8,(8):10-12。

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[6]牛海军 范德蒙德行列式在行列式计算中的应用[J].中国科教创新导刊,2008,17:140。

论文作者:周冠豪

论文发表刊物:《教育学》2016年3月总第96期

论文发表时间:2016/5/5

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