2023.11.27 week-11 TA class
Supple10 Q3
Problem
求行列式 Dn的值(代数表达式)。
Dn=1x1x12⋮x1n−2x1n1x2x22⋮x2n−2x2n⋯⋯⋯⋯⋯1xnxn2⋮xnn−2xnn
思想:补全缺失的行和列
A simplified example
1 a a2 a41bb2b41cc2c41dd2d4
Solution:Construct complete Vandermonde and compare coefficient.
构造完整范德姆行列式并比较(二项式)系数
detA=1 a a2 a3 a41bb2b3b41cc2c3c41dd2d3d41xx2x3x4
Now we want to find the minor M25 of Matrix A.
Define constant S=(d−c)(b−d)(d−a)(c−b)(c−a)(b−a).
Calculate the Vandermonde determinant and co-factor expansion by column n;
计算范德姆行列式和列 n 的代数余子式
∣A∣ =S(x−d)(x−c)(x−b)(x−a)=C15+C25x+C35x2+C45x3+C55x4
Compare the coefficient of x:
比较x的系数
C25=(−abc−abd−acd−bcd)S
So, the original determinant is
M25=−C25=(+abc+abd+acd+bcd)S
Solution
Dexpansion=1x1 x12 … x1n−2 x1n−1 x1n1x2x22…x2n−2x2n−1x2n………………1xnxn2…xnn−2xnn−1xnn1yy2…yn−2yn−1yn
然后按最后一列展开,我们所需要求的Dn应该会和 n 行 n+1 列(即补充的行和列,对应 yn−1 )的代数余子式有关,因此只看这一项。
将 De 算两次即可比较得出 Dn
第一步,按最后一列展开,只看 yn−1
(−1)n+(n+1)Dnyn−1=−Dnyn−1
第二步,根据 Vandermonde Determinant 的性质:
(为了方便书写,我们记 y=xn+1 )
De=1≤j<i≤n+1∏(xi−xj)
我们想要yn−1的系数,于是改写为
De=[1≤j<i≤n∏(xi−xj)][1≤i≤n∏(y−xi)]
左边方括号为Dn ,右边运用二项式定理,得yn−1项为
i=1∑n(−xi)yn−1
比较即得
−Dn=[1≤j<i≤n∏(xi−xj)][i=1∑n(−xi)]
Dn=[1≤j<i≤n∏(xi−xj)][i=1∑nxi]