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范德蒙德行列式计算例子

2025-09-30 15:18:18

问题描述:

范德蒙德行列式计算例子,这个坑怎么填啊?求大佬带带!

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2025-09-30 15:18:18

范德蒙德行列式计算例子】范德蒙德行列式(Vandermonde Determinant)是线性代数中一种特殊的行列式形式,广泛应用于多项式插值、组合数学等领域。其标准形式为:

$$

V = \begin{vmatrix}

1 & x_1 & x_1^2 & \cdots & x_1^{n-1} \\

1 & x_2 & x_2^2 & \cdots & x_2^{n-1} \\

\vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\

1 & x_n & x_n^2 & \cdots & x_n^{n-1}

\end{vmatrix}

$$

该行列式的值为:

$$

V = \prod_{1 \leq i < j \leq n} (x_j - x_i)

$$

即所有不同变量之间的差的乘积。

一、范德蒙德行列式计算实例总结

以下是一个具体的范德蒙德行列式的计算例子,帮助理解其结构和计算方式。

实例:3阶范德蒙德行列式

设 $ x_1 = 1, x_2 = 2, x_3 = 3 $,则对应的3阶范德蒙德行列式为:

$$

V = \begin{vmatrix}

1 & 1 & 1 \\

1 & 2 & 4 \\

1 & 3 & 9

\end{vmatrix}

$$

根据公式计算:

$$

V = (x_2 - x_1)(x_3 - x_1)(x_3 - x_2) = (2 - 1)(3 - 1)(3 - 2) = 1 \times 2 \times 1 = 2

$$

二、计算步骤说明

步骤 操作 说明
1 构造行列式 根据给定的 $ x_1, x_2, x_3 $ 构造范德蒙德矩阵
2 写出行列式表达式 按照范德蒙德行列式的形式写出矩阵
3 应用公式 使用公式 $ V = \prod_{1 \leq i < j \leq n} (x_j - x_i) $ 计算结果
4 验证结果 可以通过展开行列式进行验证,但通常直接使用公式更为高效

三、表格展示计算过程与结果

变量 幂次 行列式元素
$ x_1 $ 1 0 1
$ x_1 $ 1 1 1
$ x_1 $ 1 2 1
$ x_2 $ 2 0 1
$ x_2 $ 2 1 2
$ x_2 $ 2 2 4
$ x_3 $ 3 0 1
$ x_3 $ 3 1 3
$ x_3 $ 3 2 9

行列式计算结果:

$$

V = (2 - 1)(3 - 1)(3 - 2) = 1 \times 2 \times 1 = 2

$$

四、小结

范德蒙德行列式的计算方法简单且具有明确的公式,适用于任意阶数的矩阵。在实际应用中,只要变量互不相同,行列式的值就不会为零,这在多项式插值问题中非常关键。

通过上述例子可以看出,正确识别变量并按照公式计算是解决此类问题的关键。同时,合理利用表格辅助计算可以提高准确性和效率。

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