Перейти к содержанию

Определитель

Математика Алгебра Сложность 2/5

Начало урока

Определитель 2×2 — Определение и геометрический смысл

Определение

Для матрицы $2 \times 2$

$$ A = \begin{pmatrix} a & b \\ c & d \end{pmatrix}, $$

определитель — это скаляр

$$ \det(A) = ad - bc. $$

Также используют обозначения $|A|$ или $\det A$.

Геометрический смысл — Ориентированная площадь параллелограмма

Представим две строки матрицы $A$ как векторы на плоскости:

$$ \mathbf{r}_1 = (a,\, b), \qquad \mathbf{r}_2 = (c,\, d). $$

Расположим оба вектора так, чтобы их начала совпадали с началом координат. Они образуют параллелограмм. Определитель $ad - bc$ равен ориентированной площади этого параллелограмма.

Вспомним — Векторное произведение: Если вы изучали векторное произведение двух двумерных векторов, то видели, что $\mathbf{r}_1 \times \mathbf{r}_2 = ad - bc$. Это и есть определитель! Модуль векторного произведения даёт площадь, а знак — ориентацию.
  • Положительный определитель: поворот от $\mathbf{r}_1$ к $\mathbf{r}_2$ происходит против часовой стрелки (стандартная ориентация сохраняется).
  • Отрицательный определитель: поворот происходит по часовой стрелке (ориентация меняется на противоположную).
  • Нулевой определитель: два вектора коллинеарны — параллелограмм вырождается в отрезок с нулевой площадью.
Ключевой критерий
$\det(A) = 0$ тогда и только тогда, когда строки пропорциональны (одна является скалярным кратным другой). Геометрически это означает, что векторы направлены в одну или в противоположные стороны.
Интерактивная визуализация — доступна в полном уроке

Интерактив: перетаскивайте концы векторов, чтобы увидеть, как меняется ориентированная площадь (определитель).

Определитель 3×3 — Правило Саррюса и ориентированный объём

Формула раскрытия

Для

$$ A = \begin{pmatrix} a_1 & a_2 & a_3 \\ b_1 & b_2 & b_3 \\ c_1 & c_2 & c_3 \end{pmatrix}, $$

определитель равен

$$ \det(A) = a_1 b_2 c_3 + a_2 b_3 c_1 + a_3 b_1 c_2 - a_3 b_2 c_1 - a_2 b_1 c_3 - a_1 b_3 c_2. $$

Продолжите этот урок на YourAIZone

В полном уроке — объяснение целиком, разобранные примеры, частые ошибки, тесты с мгновенной проверкой и ИИ-репетитор. Начните сразу как гость или создайте аккаунт, чтобы сохранять прогресс.

В полном уроке

  • Объяснение целиком
  • Разобранные примеры
  • Частые ошибки и как их избежать
  • Тестовые вопросы: 15
  • ИИ-репетитор, который отвечает на вопросы по теме
  • Отслеживание прогресса для ученика, родителей и учителя