行列式的一個自然的源起是n維平行體的體積。行列式的定義和n維平行體的體積有著本質上的關聯。 在一個二維平面上,兩個向量X =(a, c)和X" =(b, d)的行列式是:
比如說,兩個向量X =(2, 1)和X" =(3, 4)的行列式是:
·經計算可知,當係數是實數時,行列式表示的是向量X和X"形成的平行四邊形的有向面積,並有如下性質:
·行列式為零當且僅當兩個向量共線(線性相關),這時平行四邊形退化成一條直線。
·如果以逆時針方向為正向的話,有向面積的意義是:平行四邊形面積為正當且僅當以原點為不動點將X逆時針“轉到”X"處時,掃過的地方在平行四邊形裡,否則的話面積就是負的。如右圖中,X和X"所構成的平行四邊形的面積就是正的。
·行列式是一個雙線性對映。也就是說, ,
並且 。
其幾何意義是:以同一個向量v作為一條邊的兩個平行四邊形的面積之和,等於它們各自另一邊的向量u和u"加起來後的向量:u + u"和v所構成的平行四邊形的面積,如左圖中所示。 在三維的有向空間中,三個三維向量的行列式是:
比如說,三個向量 (2, 1, 5)、(6, 0, 8)和 (3, 2, 4)的行列式是:
當係數是實數時,行列式表示X、X′和X″三個向量形成的平行六面體的有向體積,也叫做這三個向量的混合積。同樣的,可以觀察到如下性質:
·行列式為零當且僅當三個向量共線或者共面(三者線性相關),這時平行六面體退化為平面圖形,體積為零。
·三維空間中有向體積的定義要比二維空間中複雜,一般是根據右手定則來約定。比如右圖中(u,v,w)所形成的平行六面體的體積是正的,而(u,w,v)所形成的平行六面體的體積是負的。這個定義和行列式的計算並不矛盾,因為行列式中向量的座標都是在取好座標系後才決定的,而座標系的三個方向一般也是按照右手規則來設定的。如果計算開始時座標系的定向反過來的話,有向體積的定義也要跟著反過來,這樣行列式才能代表有向體積。
·這時行列式是一個“三線性對映”,也就是說,對第一個向量有 ,對第二、第三個向量也是如此。其幾何意義和二維時基本相同,是指當生成兩個平行六面體的每組三個向量中如果有兩個是重合的,比如分別是:(u,v,w)和(u",v,w),那麼它們的體積之總和等於將u和u"加起來後的向量u + u"和v,w所形成的平行六面體的體積,如右圖所示。 設E是一個一般的n維的有向歐幾里
行列式的一個自然的源起是n維平行體的體積。行列式的定義和n維平行體的體積有著本質上的關聯。 在一個二維平面上,兩個向量X =(a, c)和X" =(b, d)的行列式是:
比如說,兩個向量X =(2, 1)和X" =(3, 4)的行列式是:
·經計算可知,當係數是實數時,行列式表示的是向量X和X"形成的平行四邊形的有向面積,並有如下性質:
·行列式為零當且僅當兩個向量共線(線性相關),這時平行四邊形退化成一條直線。
·如果以逆時針方向為正向的話,有向面積的意義是:平行四邊形面積為正當且僅當以原點為不動點將X逆時針“轉到”X"處時,掃過的地方在平行四邊形裡,否則的話面積就是負的。如右圖中,X和X"所構成的平行四邊形的面積就是正的。
·行列式是一個雙線性對映。也就是說, ,
並且 。
其幾何意義是:以同一個向量v作為一條邊的兩個平行四邊形的面積之和,等於它們各自另一邊的向量u和u"加起來後的向量:u + u"和v所構成的平行四邊形的面積,如左圖中所示。 在三維的有向空間中,三個三維向量的行列式是:
比如說,三個向量 (2, 1, 5)、(6, 0, 8)和 (3, 2, 4)的行列式是:
當係數是實數時,行列式表示X、X′和X″三個向量形成的平行六面體的有向體積,也叫做這三個向量的混合積。同樣的,可以觀察到如下性質:
·行列式為零當且僅當三個向量共線或者共面(三者線性相關),這時平行六面體退化為平面圖形,體積為零。
·三維空間中有向體積的定義要比二維空間中複雜,一般是根據右手定則來約定。比如右圖中(u,v,w)所形成的平行六面體的體積是正的,而(u,w,v)所形成的平行六面體的體積是負的。這個定義和行列式的計算並不矛盾,因為行列式中向量的座標都是在取好座標系後才決定的,而座標系的三個方向一般也是按照右手規則來設定的。如果計算開始時座標系的定向反過來的話,有向體積的定義也要跟著反過來,這樣行列式才能代表有向體積。
·這時行列式是一個“三線性對映”,也就是說,對第一個向量有 ,對第二、第三個向量也是如此。其幾何意義和二維時基本相同,是指當生成兩個平行六面體的每組三個向量中如果有兩個是重合的,比如分別是:(u,v,w)和(u",v,w),那麼它們的體積之總和等於將u和u"加起來後的向量u + u"和v,w所形成的平行六面體的體積,如右圖所示。 設E是一個一般的n維的有向歐幾里