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正交矩阵的行列式为什么是1或负1?

生活经验10万个问题2023-04-08

正交矩阵是指方阵中的每一行都是单位向量且互相正交的矩阵。证明正交矩阵的行列式是1或-1的方法,可以用线性代数中的行列式和向量的基本性质。设A为正交矩阵,那么有A的转置矩阵A^T乘以A等于单位矩阵I,即A^T * A = I。

这里I是一个n阶单位矩阵,n是A的阶数。则行列式的性质告诉我们,det(A^T) * det(A) = det(I),即det(A)^2 = 1。因此,det(A)的值只能是1或-1。

为什么正交矩阵的行列式是1或-1呢?这是因为正交矩阵代表的是一个线性变换,而这个变换不会改变向量的长度和向量之间的夹角。具体来说,单位向量在正交矩阵下的变换后仍然是单位向量,向量之间的夹角也不会发生变化。