【抽象代数】Mathematica怎么输出三对角矩阵?

 时间:2026-02-12 04:55:05

1、先给出一个9阶单位矩阵:

A = IdentityMatrix[9];

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2、把第一行的第二个元素置为1,

把第二行的第三个元素置为1,

……

以此类推,直到把第八行的第九个置为1。

这个过程,可以用Mathematica直接表示为:

(A[[#, # + 1]] = 1) & /@ Range[8];

最后一行(第九行)不作处理。

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3、对每一列作类似的处理:

(A[[# + 1, #]] = 1) & /@ Range[8];

最后一列不作处理,这样就得到了九阶三对角矩阵。

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4、打包成自定义函数,给出其它阶的三对角矩阵:

sanduijiao[n_] := Module[{A}, A = IdentityMatrix[n];

  (A[[#, # + 1]] = 1) & /@ Range[n - 1];

  (A[[# + 1, #]] = 1) & /@ Range[n - 1];

  A]

这个函数返回一个n阶三对角矩阵,前提是,n必须为具体的正整数。

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5、测试一下:

MatrixForm[sanduijiao[16]]

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6、MatrixForm[sanduijiao[#]] & /@ Range[5]

返回前五个三对角矩阵。

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7、n必须为给定的具体正整数,对于未知数,运行会报错:

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8、作为一个简单的应用,考察一下不同的三对角矩阵的行列式:

Det[sanduijiao[#]] & /@ Range[100]

可以发现,随着阶数的逐步增加,三对角矩阵的行列式呈现【周期性】,这个周期为6。

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