题目
(5)已知2n阶行列式D的某一列元素及其余子式都等于a,则D=() (A.)0; (B.)a^2; (C.)-a^2; (D.)na^2.
(5)已知2n阶行列式D的某一列元素及其余子式都等于a,则D=() (
A.)0; (
B.)$a^{2}$; (
C.)$-a^{2}$; (
D.)$na^{2}$.
A.)0; (
B.)$a^{2}$; (
C.)$-a^{2}$; (
D.)$na^{2}$.
题目解答
答案
按第 $j$ 列展开行列式 $D$,得
\[
D = \sum_{i=1}^{2n} a_{ij} A_{ij} = \sum_{i=1}^{2n} a \cdot (-1)^{i+j} a = a^2 \sum_{i=1}^{2n} (-1)^{i+j}.
\]
由于 $i+j$ 的奇偶性交替,和式 $\sum_{i=1}^{2n} (-1)^{i+j}$ 中正负项各 $n$ 个,相互抵消为 $0$。
因此,$D = a^2 \cdot 0 = 0$。
答案:$\boxed{A}$
解析
考查要点:本题主要考查行列式的展开定理,特别是代数余子式的性质及其应用。
解题核心思路:
题目中给出2n阶行列式D的某一列元素及其余子式均为a,需利用行列式按列展开的公式,结合代数余子式的定义,推导出行列式的值。
破题关键点:
- 代数余子式的表达式:代数余子式$A_{ij} = (-1)^{i+j} M_{ij}$,其中$M_{ij}$是余子式。
- 行列式展开式:按第$j$列展开,$D = \sum_{i=1}^{2n} a_{ij} A_{ij}$。
- 求和项的奇偶性分析:由于行列式阶数为偶数(2n),展开后正负项数量相等,相互抵消,导致和为0。
按列展开行列式:
设第$j$列元素均为$a$,对应的余子式$M_{ij} = a$,则代数余子式为:
$A_{ij} = (-1)^{i+j} M_{ij} = (-1)^{i+j} a.$
行列式$D$按第$j$列展开为:
$D = \sum_{i=1}^{2n} a_{ij} A_{ij} = \sum_{i=1}^{2n} a \cdot (-1)^{i+j} a = a^2 \sum_{i=1}^{2n} (-1)^{i+j}.$
分析求和项:
由于$i$从$1$到$2n$,$i+j$的奇偶性交替变化。在$2n$项中,正负项各$n$个,因此:
$\sum_{i=1}^{2n} (-1)^{i+j} = \underbrace{(-1)^{j+1} + (-1)^{j+2} + \cdots + (-1)^{j+2n}}_{n \text{个}+1 \text{和} n \text{个}-1} = 0.$
最终结果:
$D = a^2 \cdot 0 = 0.$