矩陣、行列式與方程組

行列式

行列式是從一個方陣裡擠出來的一個數,它用單獨一個量告訴你這個矩陣是否「足夠健康」到可逆。可以把它看成一份體檢讀數:行列式非零表示良好;行列式為零則表示矩陣在某個方向上塌縮了。

對 2 乘 2 矩陣 [a, b; c, d],行列式是 ad - bc——主對角線相乘,再減去副對角線乘積。更大的矩陣要用遞迴的展開(餘因式展開)或列化簡,但精神是一樣的:用一個數概括整張網格。我們把它記作 det(A),或在矩陣兩旁加豎線。

從幾何上看,行列式衡量矩陣把面積(二維)或體積(三維)放大了多少倍,其正負號則記錄了方向是否被翻轉。關鍵事實是:方陣可逆若且唯若其行列式非零。行列式為零標誌著一個奇異的、不可逆的矩陣。

det([3, 1; 2, 4]) = 3·4 - 1·2 = 12 - 2 = 10。非零,所以此矩陣可逆。

任何 2 乘 2 都用 ad - bc。