著名的数学公式总结.

温柔似野鬼°
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2021年02月12日 07:35
最佳经验
本文由作者推荐

-

2021年2月12日发(作者:幸福的答案)



一些著名的数学公式



































































塞尔伯格迹公式



泰勒公式



乘法公式



二倍角公式



全期望公式



全概率公式



和差平方



和平方



和立方



外尔特征标公式



婆罗摩笈多公式



差平方



差立方



拉普拉斯展开



斯托克斯公式



斯特灵公式



斯科伦范式



柯西

-


阿达马公式



柯西积分公式



格林公式



格林第一公式



格林第二公式



欧拉

< br>-


笛卡尔公式



欧拉公式



海伦公式



牛顿


-


寇次公式



立方和差



素数公式



蔡勒公式



角平分线长公式



诱导公式



默比乌斯反演公式







基本< /p>


乘法公式



恒等式




因式分解






分配律





基本



和平方







三数






差平方





平方差





和立方





差立方





立方和





立方差






其他公式













立方和


是数学公式的一种,它属于< /p>


因式分解



乘法公式


恒等式


,被普遍使用。立


方和是 指一个


立方数


,加上另一个立方数,即是它们的总和。公式如下 :




同时




立方和被因式分解后,答案分别包含


二项式



三项式


,与立方差相同。此公


式对


几何学



工程学


等有很大作用。



主验证



验证此公式,可透过因式分解 ,首先运用



的原理,设以下公式:




然后代入:




透过因式分解,可得:





这样便可验证:



和立方验证



透过

和立方


可验证立方和的原理:





那即是只要减去


< br>便可得到立方和,可设:




右边的方程



运用因式分解的方法:








这样便可验证出:



几何验证





图象化



透过绘


立体的图像


,也可验证立方和。根据右图,设两个立方,总和为:



把两个立方体对角贴在一起,根据虚线,可间接得到:




要得到


部分:



,可使用


的空白位置。该空白位置可分割为


3












把三个部分加在一起,便得:





之后,把


减去它,便得:




上公式发现


两个数项皆有一个公因子 ,把它抽出,并得:




可透过


和平方


公式,得到:





这样便可证明



反验证



透过


也可反验证立方和。







以上计算方法亦可简化为一个表格:




x)













这样便可证明



例题讲解



1.





因式分解



把两个数项都转为立方:






运用


立方 和


可得:




2.





因式分解



把两个数项都转为立方:






运用立方和便可得:






但这个并非答案,因为答案仍可被因式分解:







亦可使用另一个方法来减省步骤。首先把公因子抽出:






直接使用立方和,并得:




立方差



立方差也可以使用立方和来验证,例如:




把两个数项都转为


立方


数:




运用负正得负,可得:




然后运用立方和,可得:





这个方法更可验证到立方差的公式是



平方差




平 方差公式


是数学公式的一种,


它属于


乘 法公式



因式分解


< br>恒等式



被普遍使用。


平方差指 一个


平方数


或正方形,减去另一个


平方 数


或正方形得来的


乘法公式






的排列并不重要,可随意排放。



主验证



平方差可利用


因式分解



分配律


来验证。先 设





< /p>


那即是


,同时运用了


< br>的原理。把这公式代入:




若上列公式是


的话,就得到以下公式:




以上运用了


,也即是两方是相等,就 得到:






注:



塞尔伯格迹公式



< br>数学


中,


塞尔伯格迹公式



非交换调和分析


的重要定理之一。此公式表达了

齐性


空间



的函数空间上某类算子的


迹数


,其中





李群





是其离散子群。


< br>塞尔伯格



1956



处理了紧


黎曼曲面


上的


拉普拉斯算子


的情形。借由拉普拉斯算


子及其幂次,

< p>
塞尔伯格定义了


塞尔伯格


ζ


函数



此时的公式相似于


解析数论< /p>


关注的




确公 式



:黎曼曲面上的


测地线

< p>
在公式中扮演


素数


在明确公式里的角色。



一般而言,塞尔伯格迹公式联系了负常数


曲率


紧曲面上的拉普拉斯算子的谱,以及


该曲面上的周期测地线长度 。对于


环面


,塞尔伯格迹公式化为


泊松 求和公式




定义






为紧致、负常曲率曲面,这类曲面可以表为上半平面







的某


离散子群




的商。




考虑




上的拉普拉斯算子




由于






为紧曲面,该算子有离散谱;换言之,下式定义的

< p>
特征



至多可数




事实上,更可将其由小至大排列:




对应的特征函数



件:



,并满足以下周期条



行变元代换



于是特征值可依




排列。




迹公式



塞尔伯格迹公式


写作



和式中的




取遍所有双曲共轭类。所取函数




须满足下述性质:









在带状区域



偶性:

< br>满足估计:





上为


解析函数


,在此




为某常数。



,在此




为某常数。



函数








傅里叶变换






后续发展



为了计算


赫克算子


作用于


尖点形式


上的迹,出现了



Eichler-


塞尔伯格迹公式。


志村


五郎


后来采取的方法省去了迹公式中的分析技巧。抛物上同调也为非紧黎曼曲面与


模曲线


的尖点问题提供了纯粹的代数框架。最后,

< br>


为紧的情形可藉



蒂亚


-


辛格指标定理


处理,然而,一旦取





算术子群


,便不免要处理非紧的情形。



< p>
1960


年代,


塞尔伯格迹公式由苏联的


盖尔芳特


学派、


普林斯顿大学

< br>的




< p>


罗伯特


·


郎兰兹


与日本的


洼田富男


接手推动。


非紧情形的连续谱是郎兰兹发展


艾森斯


坦级数


理论的动机之一。拉普拉斯算子与赫克算子的迹公式表明了


赋值向量环< /p>


之妙


用。



亚瑟


-


塞尔伯格迹公式适用于一般的


半单群


(或


约化群


)。此公式的一侧称为


谱侧



与群的表示相关;另一侧称为


几何侧


,与函数之轨道积分相关。群表示通常带有重

< br>要的数论信息,而轨道积分则较容易操作。亚瑟


-


塞尔伯 格迹公式是证明


郎兰兹函子


性猜想


的重 要进路之一。



泰勒公式


< p>


数学


中,


泰勒公式


是一个用


函数


在某



的信息描述其附近取值的


公式


。如果 函数


足够


光滑


的话,在已知函数在某一 点的各阶


导数


值的情况之下,泰勒公式可以用这


些导数值做


系数


构建一个


多项 式


来近似函数在这一点的


邻域


中的值。 泰勒公式还给


出了这个多项式和实际的函数值之间的偏差。


泰勒 公式得名于


英国数学家布鲁克


·




。他在


1712


年的一封信里首次叙述了这个公式,尽管


1671


< p>
詹姆斯


·


格雷高里


已经发 现了它的特例


[1]




泰勒公式



泰勒公式的初衷是用


多项式


来近似表示函数在某点周围的情况。比如说,

< br>指数函数


e


x




x


= 0


的附近可以用以下多项式来近似地表示:




称为指数函数在


0

< br>处的


n



泰勒展开公式。


这个公式只对


0


附 近的


x



有用,


x




0



越远,


这个公式就越不准确。


实际函数值和多项式的偏差称为泰勒公式 的


余项





对于一般的函数,泰勒公式的系数的选择依赖于函数在一点的各阶导数值。


这个想法的原由可以由


微分


的定义开始。

< p>
微分是函数在一点附近的最佳线性


近似:



,其中


也就是说




,或




h



的高阶


无穷小




注意到






a



处的零 阶


导数


和一阶导数


都相同。对足够光滑 的函数,如果一个多项式在


a



处的前


n



次 导数值都


与函数在


a



处的前


n



次 导数值重合,那么这个多项式应该能很好地近似


描述函数在


a< /p>



附近的情况。以下定理说明这是正确的:



定理





n



是一个


正整数


。如果函数


f

< br>



区间


[

a


,


b


]


上的


n



阶连 续可微函数,并且在


区间


[


a


,


b


)



n


+1



可导


,那么对于


[

a


,


b


)

上的任意


x


,都有:



[2]




是 泰勒公式的余项,


其中的多项式称为函数在


a

< br>


处的


泰勒展开式


,剩余的




的高阶无穷小。




的表达形式有若干种,分别以不同的数学家命名。


< p>
带有


皮亚诺


型余项的泰勒公式说明了多项式和函数 的接近程度:



也就是说,



x



无限趋近


a



时,


余项


穷小,或者说多项式和函数的误差将远小于

< p>
由下面更强的结论推出。




将会是


[3]



的高阶无


。这个结论可以


带有


拉格朗 日


型余项的泰勒公式可以视为拉格朗日


微分中值定理

< p>
的推


广:



< p>
,其中


[4]




带有


积分


型余项的泰勒公式可以看做


微积分基本定理


的推广


[5]

< br>:




余项估计



拉格朗日型余项或积分型余 项可以帮助估计泰勒展开式和函数在一定区间之内的误


差。


设函 数在区间


[


a





r


,


a


+


r


]



n



次连续 可微并且在区间


(


a





r


,


a


+


r


)



n


+ 1


次可


导。如果存在正实数


M


n



使得区间


(


a





r


,


a


+


r


)


里的任意


x






,那么:




其中


立,是一个


一致估计


< p>



这个上界估计对区间


(


a





r


,


a


+


r


)


里的任意


x



都成


如果当


n



趋向于无穷大时,


还有



那么可以推出




f



是区间


(


a





r


,


a


+


r


)



解析函数



f



在区间


(


a





r


,


a


+


r


)


上任一点的值都等于在这一


点的泰勒展开式的

< br>极限




多元泰勒公式



对于多元函数,也有类 似的泰勒公式。设


B


(


a


,


r


)


< p>
欧几里得空间


R


N



中的


开球



ƒ


是定义在


B


(


a


,


r


)



闭包


上的实值函数,并在每一点都存在所有的


n


+1



偏导数



这时的泰勒公式为:



对所有





其中的



α



多重指标




其中的余项也满足不等式:



对所有满足



|α|


=


n


+ 1




α




π


的莱布尼茨公式


< br>在


数学


领域,


π



莱布尼茨公式


说明




左边的展式是一个


无穷级数


,被称为


莱布尼茨级数


,这个级数


收敛



π




4


。它


通 常也被称为


格雷戈里


-


莱布尼茨级数< /p>


用以纪念莱布尼茨同时代的天文学家兼数


学家

詹姆斯


·


格雷戈里


。使用


求和


符号可记作:




证明



考虑下面的


幂级数




对等式两边


积分

可得到


反正切



幂级数

< p>





x


= 1


代入,便得莱布尼兹公式


(1


的反正切是

π




4)

。这种推理产生的一


个问题是


1


不 在幂级数的


收敛半径


以内。因此,需要额外论证当


x


= 1


时级


数收敛到< /p>


tan



1


(1 )


。一种方法是利用


交替级数判别法


, 然后使用


阿贝尔定理


证明级数收敛到


t an



1


(1)


。然而,也可以用一个完全初等的证明。



初等证明



考虑如下分解




对于


|


x


| < 1


,右侧的分式是余下的几何级数的和。然而,上面的方程并没有包含


无穷级数,并且对任何实数


x


成立。上式两端从


0



1


积分可得:






0




时,除积分项以外的项收敛到莱布尼茨级数。同时,积分项收敛





这便证明了莱布尼茨公式。




乘法公式



乘法公式



1.


分配律



2.


和平方









三数和平方




3.


差平方



4.


平方差



5.


和立方



6.


差立方



7.


立方和



8.


立方差



9.




10.
















二倍角公式



二倍角公式



数学三角函数


中常用的一组公式,通过角


的三角函数值的一些变换


关系来表示其二倍角


的 三角函数值,


二倍角公式包括正弦二倍角公式、


余弦二倍


角公式以及正切二倍角公式。二倍角公式均可通过


和角公式

< p>
推出。



正弦二倍角公式



此式就是


正弦二倍角公式


< p>



余弦二倍角公式


< /p>


余弦二倍角公式


有三组表示形式,三组形式等价:






正切二倍角公式



此式就是

< p>
正切二倍角公式







全概率公式



假设


{


B


n


:


n


= 1, 2, 3, ... }

是一个


概率空间


的有限或者可数无限的

分割



且每个集合


B


n


是一个


可测集合


,则对任 意事件


A



全概率公式





又因为




此处


Pr(


A


|


B


)



B


发生后


A



条 件概率


,所以


全概率公式


又可写作:< /p>




条件概率的期望值



在离散情况下,上 述公式等于下面这个公式。但后者在连续情况下仍然成立:




此处


N


是任意


随机变量




这个公式还可以表达为:



< p>
A



先验概率


等于


A



后验概率


的先验


期望值





全期望公式



全期望公式


,即设


X,Y,Z



随机变 量



g(·


)



h(·


)



连续函数


,下列期望和条件期望


均存在,则


1.




三数和平方



三数和平方,指三个(或 可多个)数目的总和的


平方


,得来的公式是:

< br>



验证



验证方法与两数和平方差不多,可透过多项式乘法验证:









透过几何验证也同样,根据右图将所有部分加在一起:





因式分解



因式分解


,在数学中一般理解为把一个


多项式


分解为两个或多个的


因式


的过程 。在


这个过后会得出一堆较原式简单的多项式的积。



两个平方之和或两个平方之差



(请参 见


平方差





根据以上两条


恒等式


,如原式符合以上 条件,即可运用代用法直接分解。



两个


n


次方数之和与差



两个立方数之和



可分解为


两个立方数之差


< p>
可分解为


两个


n


次方数之 差






两个奇数次方数之和




一次因式检验法



一个整系数的一元多 项式


因式







假如它 有整系数




p,q

< br>互质


,则以下两条必成立:(逆叙述并不真)






都成立 时,整系数多项式


的因式



也不一定是 整


不过反过来说,


即使当


系数多项式< /p>


另外一个看法是:



一个整系数的n次多 项式





f (x)


之因式,



p,q


互质


,则:(逆叙述并不真)









因式定理



在代数,


因式定理


(

< br>factor theorem


)


是关于一个

< p>
多项式


的因式和


零点


的定 理。这是一



余式定理


的特殊案件。< /p>



因式定理


指出,一个多项式

< p>
有一个因式


当且仅当




多项式的因式分解



因式定理


普遍应用于找到一个多项式的因式或多项式方程的根的两类问题。从定理


的推论结果,这些问题基本上是等价的。



若多项式已知一个或 数个零点,因式定理也可以移除多项式中已知零点的部份,变


成一个阶数较低的多项式, 其零点即为原多项式中剩下的零点,以简化多项式求根


的过程。方法如下:



1.


先设法找出多项式


的一个零点




2.


利用因式定理确认


3.


利用


长除法


计算多项式


4.


中,所有满足



多项式阶数



单。



另外欲使


A= BQ+R


成立


,


就令除式


BQ=0,


则被除式


A=R,


能使此方程式成立


,


被除式


=(


商式


)(


除式


)+


余式


or


被除式


/


除式


=


商式


+


余式


/


除式




是多项式


的因式。





条件的根


都是方程式


的根。因为


要小。因此要找出多项式


的零点可能会比较简


外尔特征标公式




外尔特征标公式



Weyl's character formula


)


描述


紧李群


不可约表示的特征标。其


名来自证明者


赫尔曼


·


外尔




定义:



G


的表示


r



特征标< /p>


为一函数





其中


Tr



为 线性算子之




(由


彼得


-


外尔定理



可知紧李群的任何不可约表示都是有限维


的;故迹 之定义为线性代数中之定义。)



特征标



χ


记住了表示



r



本身的重要讯息。



外尔特征标公式用 群


G


的其他资料来表




χ



< br>本文考虑复表示,不失一般亦设其为


酉表示


,因而



不可约



亦等价于



不可


分解



(即非二子表示之直和)。



公式



紧李群


G




不可约表示


之特征标符合下式:




其中





ρ


为群


G



之< /p>


外尔向量


,即各


正根

之和之半;





W





外尔群






λ


为不可约表示之



最高权






α


遍历


G


之每一


正根




外尔分母公式





1


维表示的特例中,特征标为



1,


而外尔特征标公式简化成



外尔分母公式






G


为特殊 么正群,则简化成


范德蒙行列式


的等式:





外尔维度公式



若只考虑单位元


1


之迹,则外尔特征标公式



特殊化成



外尔维数公式



,



其中





V


Λ


为有限维表示,其最高权为


Λ


< p>




ρ


为外尔向量,





α


遍历所有正根。



由于式中分子与分母 俱为高阶零,


故必须取


G


中之元素渐近 单位元


1


时之极限。



Freudenthal


公式



Hans Freudenthal


发现了权重数


[1]


符合之一递归公式。此公式等价于外尔特征标公


式,而在某些情况下更简便。式曰:





其中





Λ


为一最高权,





λ


为另一权,





dim V


λ



为权


λ


之重数,





ρ


为外尔向量,





外和中之



α


历遍所有正根。



外尔


-Kac


特征标公式



外尔特征标公式



亦适用于

< p>
卡茨


-


穆迪代数



可积最高权表示



——


外尔


-Kac

< br>特特征


标公式


。同样地,分母恒等式亦可推广至卡茨


-


穆迪代数,其在


仿射李代数


之特例成



Macdonald


恒等式


。其在



A


1



仿射李代数之例成为经典的



雅可比三 重乘积


恒等


式:


此特征公式可推广至


广义卡茨


-


穆 迪代数


之可积最高权表示:




其中



S



为一修正项:




其中



I


历遍虚简单根集内



所有与最高权



正交、且互相正交之有限子


集;


|I|




I


之基数,而



Σ


I


为集



I



内元素之和。




Monster


李代数




分母公式



则为


椭圆模函数


[2]


j


之积公式:





Peterson


发现了


(广义)< /p>


可对称化


[3]


卡茨

-


穆迪代数之根重数



mult(β)


递归公式。此公式等价于外尔


-


卡茨分母公式,但更便于计算:



,


其中


γ




δ


遍历所有正根,而





婆罗摩笈多公式



欧氏平面几何


中,


婆罗摩笈多公式


是用以计算


四边形



面积


。它最常用于 计算圆内


接四边形面积



基本形式




婆罗摩笈多公式的最简单易记的形式,是圆内接四边形面积计算。若圆内接四边形


的四边 长为


a


,


b


,


c


,


d


,则其面积为:




其中


p


为< /p>


半周长





证明




圆内接四边形的面积



=


的面积



+


的面积




但 由于


是圆内接四边形,因此


。所以:



。故








利用< /p>


余弦定理


,我们有:




代入


(这是由于



互补角


,并整理,得:




把这个等式代入面积的公式中,得:





它是


的形式,因此可以写成


的形式:






引入





两边开平方,得:




证毕。



更特殊情况



若圆

O


的圆内接四边形的四边长为


a


,


b


,


c


,


d


,且外切于圆


C

,则其面积为:




证明



由于四边形内接于圆

< p>
O


,所以:




其中


p


为半周长:




又因为四边形外切圆


C


,所以:




则:




同理


:




综上:




证毕。






一般情况



对一般四边形的面积,扩展的婆罗摩笈多公式用到了四边形的对角和:




其中


是四边形一对角和的一半。(选 取另一对角也不会影响答案,因其和的一


半是


。而


,所以



)


因为圆内接四 边形的对角和为



为零,给出公式的基本形式。





所以项


差分



差分


,又名


差分


函数


< p>
差分


运算


,是数学中的一个概念。它将原函数





概念。




映 射


。差分运算,相应于微分运算,是


微积分

中重要的一个


差分的定义



差分的 定义分为


前向差分



逆向差分


两种。



前向差分


< /p>


函数的前向差分通常简称为函数的差分。对于函数


,如果:





则称



的一阶前向差分。在微积分学中的有限差分(


finite


differences



前向差分通常是


微分



离散


的函数中的等效运算。


差分方程

< p>
的解


法也与


微分方程


的解 法相似。当



多项式


时,前向差分为< /p>


Delta


算子,一


< br>线性算子


。前向差分会将多项式阶数降低


1




逆向差分



对于函数


,如果:




则称



的一 阶逆向差分。



差分的阶


< p>




阶差分,即


前向阶差分



,如果





根据数学归纳法,有






其中,



二项式系数




特别的,有




前向差分有时候也称作


数列



二项式 变换



差分的性质


< br>对比


解析函数


中的


微分


的属性,差分的性质有:





如果


C< /p>



常数


,则有






线性


:如果







为常数,则有






乘法


定则:







除法


定则:










级数






牛顿数列



牛顿数列(级数)


,也称作


牛顿前向差分方程

< br>是一个以数学与物理学家


牛顿


命名的

函数关系。具体为:




要注意的 是,上式对


所有的


多项式都成立,但只对


部分


解析函数


成立。其中





二项式系数












下降阶乘幂



牛 顿数列与泰勒级数的相似性是


哑微积分


的一

个典型。



卡尔森定理



Carlson's t heorem



指出,


如果一个函数的 牛顿数列存在,


则该函数存在的牛顿数列是唯一的。然而牛顿数列并不总存在。



牛顿数列是


差分多项式


(差分级数)的特例。



差立方


< /p>


差立方


是数学公式的一种,它属于


因式分 解



乘法公式



恒等式


,被普遍使用。



立方


是指一个数项,减去另一个数项后,得出来的差的立方:




主验证



差立方


可直接计算验证:










以上计算方式便可证明



:



布巴克尔多项式



布巴克尔多项式



在数学中,布巴克尔



多项式



[1]


有两种常见定义。第一种是


:



有时也会使用另一种定义


,


可以通过递归的方式进行定义。


首先,


规定前三



个布


巴克尔多项式为:




然后运用下面的


递推关系

< p>
得到更高阶的多项式。




布巴克尔



多项式也可以用

< p>
母函数


表示


:



产生了许多整数序列在


On-Line Encyclopedia of Integer


Sequences


(


OEIS


)


[2]


e


PlanetMath


.


生成解



布巴克尔



多项式的

< br>通解



:



微分操作代表



布巴克尔



多项式亦可记为


:



布雷特施奈德公式




几何学


当中


,


布雷特施奈德公式



是一条任意



四边形





面积



公式


:



在公式当中


,


a


,


b


,


c


,


d



均是四边形的边长


,


s



则是半周界


,


亦即是


a


+


b


+


c


+


d


再除



2,




and



则是其中两个对角。



半周界




Bretschneider's


公式可运用于任何四边形< /p>


,


不论是否为


圆内接

四边形



公式是由一位德国的数学家



Carl Anton Bretschneider



所发现







一个四边形




几何学


当中


,


布雷特施奈德公式



是一条任意



四边形





面积



公式


:


布雷特施奈德公式的证明



设四边形的面积为



A


。由此得到




因此






余弦定理



所指出




这亦可改写为




接着在


中代入




这亦可改写为



刚才半周界的公式




因此上式成为




得证。



弗莱纳公式




向量微积分


中,


弗莱纳公式


(


Frenet



Serret


公式


)


用来描述


欧几里得空 间


R


3


中的


粒 子在连续可微


曲线


上的运动。


更具体的 说,


弗莱纳公式描述了曲线的


切向,


法 向,


副法方向


之间的关系。



单位切向量



T


,单位法向量



N


,单位副法向量



B


,被称作



弗莱纳标架


,他们的具体


定义如下:









T



是单位


切向量


,方向指向粒子运动的方向。



N



是切向量



T




弧长参数


的微分单位化得到的向量。



B





T





N




外积




弗莱纳公式如下:




其中


d


/


ds



是对弧长的微分,



κ < /p>


为曲线的


曲率



τ


为曲线的


挠率


< br>弗莱纳公式描


述了空间曲线曲率挠率的变化规律。



弗莱纳公式





平面曲线上的亮点的切向量和法向量,以及标架在运动过程中 的旋转。




r


(t)



欧式空间


R


3


中的


曲线



表示粒子在时间



t


时刻的


位置向量




弗莱纳公式


只适用于正则曲线,即


速度


向量


r< /p>


′(t)



加速度


向量


r


′′(t)


不为零的曲线。< /p>





s(t)





t


时刻粒子所在位置到曲线上某定点的


弧长





由于假设


r


′ ≠ 0


,因此可以将



t



表示为



s



的函数,因此可将曲线表示为弧长



s




函数



r


(s) =


r

(


t


(


s


))




s



通常也被称为曲线的弧长参数。



对于由弧长参数定义的正则曲线



r< /p>


(


s


)



弗莱纳标架


(



弗 莱纳基底


)


定义如下:





单位切向量



T







主法向量



N







副法向量



B



定义为



T





N




外积







螺旋线


上弗莱纳标架的运动。


蓝色的箭头表示切向量,


红色的箭头表示法向量,


黑丝的箭头表示副法向量。



由于




所以



N





T



垂直。



方程



(3)


说明



B



垂直于



T





N


,因此向量



T



N



B



互相垂直。



弗莱纳公式如下:




其中



κ


为 曲线的


曲率



τ

为曲线的


挠率




弗莱纳公式有时也被称作


弗莱纳定理


,并且可以写做矩 阵的形


式:


[1]




其中的矩阵是


反对称矩阵

< p>



对弧长


s

< p>
求导,可以看成是对切方向的协变导数。



拉普拉斯展开



数学


中,


拉普拉斯展开


(或称


拉普拉斯公式


)是一个关于


行列式


的展开式。将一



n


×


n


矩阵


B


的行 列式进行拉普拉斯展开,


即是将其表示成关于矩阵


B

< p>
的某一行


(或


某一列)




n



个元素 的


(


n


-1) ×


(


n


-1)


余子式





行列式的拉普拉斯展开一般被简称


为行列式


按某一行


(或


按某一列



的展开


。由于矩阵


B




n





n



列,它的拉普拉斯


展开一共有



2


n



种。拉 普拉斯展开的推广称为


拉普拉斯定理


,是将一行的元素推广


为关于


k


行的一切


子式


。它们的每一项和对应的代数余子式的乘积之和仍然是


B< /p>



行列式。研究一些特定的展开可以减少对于矩阵


B


之行列式的计算,拉普拉斯公式


也常用于一些抽象的 推导中。



公式




B


= (


b


ij


)


是一个


n


×



n


矩阵。


B


关于第


i

行第


j


列的


余子式


M


ij


是指


B


中去掉第


i




j


列后得到的


n



1


阶子矩阵的行列式。有时可以简称为


B


的(


i



j



余子式



B




i



j



代数余子式



C


ij



是指


B




i



j



余子式


M


ij



(−1)


i


+


j


的乘积:< /p>


C


ij



= (−1)


i


+


j



M


ij



拉普 拉斯展开最初由


范德蒙德


给出,为如下公式:对于任意


i


,


j





{1, 2, ...,


n


}





例子



考虑以下的矩阵:




这个矩阵的行列式可以用沿着第一行的拉普拉斯展开式来计算:





也可以用沿着第二列的拉普拉斯展开式来计算:



-


-


-


-


-


-


-


-