题目
求证
∣ A ∣ = ∣ a x + b y a y + b z a z + b x a y + b z a z + b x a x + b y a z + b x a x + b y a y + b z ∣ = ( a 3 + b 3 ) ∣ x y z y z x z x y ∣ . \left| A \right|=\left| \begin{matrix} ax+by & ay+bz & az+bx \\ ay+bz & az+bx & ax+by \\ az+bx & ax+by & ay+bz \\ \end{matrix} \right|=\left( {
{a}^{3}}+{
{b}^{3}} \right)\left| \begin{matrix} x & y & z \\ y & z & x \\ z & x & y \\ \end{matrix} \right|. ∣A∣=∣∣∣∣∣∣ax+byay+bzaz+bxay+bzaz+bxax+byaz+bxax+byay+bz∣∣∣∣∣∣=(a3+b3)∣∣∣∣∣∣xyzyzxzxy∣∣∣∣∣∣.
证明
注意到 ∣ A ∣ \left| A \right| ∣A∣中的每个元素都是两个数的和形式,因此基于行列式的拆解性质(可参考博文《《高等代数学》(姚慕生),习题1.1》的第6题),我们打算将 ∣ A ∣ \left| A \right| ∣A∣拆分成 2 3 = 8 {
{2}^{3}}=8 23=8个行列式的和。记
ξ 1 → = ( x y z ) , ξ 2 → = ( y z x ) , ξ 3 → = ( z x y ) . \overrightarrow{
{
{\xi }_{1}}}=\left( \begin{matrix} x \\ y \\ z \\ \end{matrix} \right),\text{ }\overrightarrow{
{
{\xi }_{2}}}=\left( \begin{matrix} y \\ z \\ x \\ \end{matrix} \right),\text{ }\overrightarrow{
{
{\xi }_{3}}}=\left( \begin{matrix} z \\ x \\ y \\ \end{matrix} \right). ξ1=⎝⎛xyz⎠⎞, ξ2=⎝⎛yzx⎠⎞, ξ3=⎝⎛zxy⎠⎞.
则有
∣ A ∣ = ∣ a ξ 1 → + b ξ