行列式的含义

行列式的含义为线性变换(矩阵)带来的缩放比例,即线性变换对面积(二维)/体积(三维)产生改变的比例。

如图,经矩阵变换后,原一单位基围成的面积1,被缩放为平行四边形,面积变为3×2=6。
如果行列式为0,则代表矩阵的列必然存在线性相关;二维中将变为直线或点,三维中将变成平面、直线或点。

负值行列式

负值行列式代表空间取向发生翻转,从几何(二维)上看,ihat与jhat的左右关系发生调转(从一周考虑)。
可以理解为在空间翻转的过程中,行列式的值逐渐减小,在越过0(二维中即共线)之后,空间翻转,变为负值。

行列式为正,ihat位于jhat右侧

行列式为负,ihat位于jhat左侧

对于三维,我们可以通过右手判断空间是否翻转。如果变换后无法使用右手的三手指相对关系进行比拟,变为左手法则,则证明空间反转。

行列式的计算

行列式的公式:
Det([abcd])=adbc
若将c、b视为0,则矩阵变换后为平行四边形(变换后一单位基为(a,0),(0,d)),面积为底(a)×高(d),即ad。所以,可将c、b视为平行四边形在对角方向上拉伸或压缩了多少。因此行列式的值为ad-cb。
从几何面积上计算验证:

计算的性质

Det(M1M2)=Det(M1)Det(M2)
行列式表示体积缩放,复合变换的总体积变化就是缩放因子的连乘。

线性代数#3:行列式——线性变换的缩放比例

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作者

bluish

发布时间

2025-06-27

许可协议

CC BY-SA 4.0

标签: 线性代数

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