Свойства определителя
1. Произведение , где и перестановки последовательности входит в определитель со знаком
, . (2.4.2)
Доказательство.Для того чтобы воспользоваться определением (2.4.1) необходимо расположить сомножители в порядке возрастания номеров строк, а затем подсчитать число инверсий в перестановке, определяемой номерами столбцов. Однако при перестановке сомножителей происходит транспозиция, как в первой, так и во второй перестановке. При этом в каждой перестановке число инверсий изменяется на нечетное число, поэтому суммарное изменение числа инверсий будет четным. Следовательно,
,
т. е. знак произведения определяется в соответствии с (2.4.2).
2. Определитель матрицы равен определителю транспонированной матрицы.
Доказательство.Брать произведения элементов по одному из каждой строки и по одному из каждого столбца исходной матрицы эквивалентно тем же действиям с транспонированной матрицей. Каждое произведение в определителе исходной матрицы в соответствии с (2.4.2) имеет знак, совпадающий со знаком соответствующего произведения в определителе транспонированной матрицы.
Таким образом, в определителе строки и столбцы равноправны. Следовательно, все свойства определителя справедливые для его строк, справедливы и для его столбцов.
3. Если хотя бы одна из строк определителя является нулевой, то определитель равен нулю.
Доказательство. В каждом произведении определителя в качестве сомножителя обязательно присутствует элемент из указанной нулевой строки, поэтому .
4. Если элементы некоторой строки определителя представимы в виде суммы двух слагаемых, то определитель матрицы равен сумме двух определителей, в первом из которых в указанной строке стоят первые слагаемые, а во втором — вторые.
Доказательство. Пусть строка
,
где . Тогда
.
Таким образом,
.
5. Если все элементы некоторой строки определителя умножить на одно и то же число, то это эквивалентно умножению определителя на данное число.
Доказательство. Пусть элементы строки определителя матрицы А умножены на число g. Тогда
.
6. При перестановке местами двух строк определитель меняет знак.
Доказательство. Пусть
.
Если в определителе поменять k-ю и l-ю строки местами, то получаем
.
Воспользуемся определением (2.4.1), получаем
.
В определитель произведение входит со знаком , поскольку , а в определитель — со знаком . Указанные знаки, очевидно, противоположны, так как в силу следствия 2.3.2 число инверсий в перестановке на единицу отличается от числа инверсий в перестановке , т. е. = –.
7. Определитель, в котором совпадают две строки, равен нулю.
Доказательство. Если поменять местами совпадающие строки, то определитель должен поменять знак. Но тогда, очевидно, = –, т. е. = 0.
8. Определитель, в котором две строки пропорциональны, равен нулю.
Доказательство.Допустим, например, что первая строка определителя пропорциональна второй. Тогда
.
9. Величина определителя не изменится, если к элементам одной строки прибавить элементы другой строки, предварительно умноженной на произвольное число.
Доказательство.Действительно,
.
Но , поэтому
.