- •Вопрос №1: «Матрицы и алгебра матриц».
- •Вопрос №2: «Определители. Вычисление определителей».
- •Вопрос №3: «Свойства определителей».
- •Вопрос №4: «Обратная матрица и её вычисление».
- •Вопрос №5: «Системы линейных уравнений, их решение матричная запись».
- •Вопрос №7: «Теорема Крамера, формулы Крамера».
- •Вопрос №8: «Решение систем линейных уравнений методом Гаусса».
- •Вопрос №9: «Понятие вектора. Сложение векторов, умножение вектора на скаляр».
- •Вопрос №10: «Декартова и полярная система координат на плоскости».
- •Вопрос 11: «Цилиндрическая и сферическая системы координат в пространстве».
- •Вопрос №12: «Скалярное произведение векторов и его свойства».
- •Вопрос №13: «Векторное произведение векторов и его свойства».
Вопрос №3: «Свойства определителей».
Свойства определителей:
1) Если строка (столбец) матрицы состоит из 0, то ее определитель равен 0.
2) Если все элементы, какой либо строки (столбца) матрицы умножить на одно и тоже число, то и ее определитель умножится на это же число.
3) При транспонировании матрицы ее определитель не меняется.
4) При перестановки, каких либо двух строк (столбцов) матрицы знак матрицы меняется на противоположный. Доказательство вытекает из того, что при перестановке одной транспозиции четность инверсии меняется.
5) Если квадратная матрица содержит две одинаковые строки (столбца), то её определитель равен 0.
6) Сумма произведений элементов, какой либо строки (столбца) на алгебраические дополнения какой либо строки (столбца) равно 0.
7) Если элементы, какой либо строки (столбца) равны сумме двух слагаемых, то определитель равен сумме двух определителей, у которых все строки (столбцы) кроме указанных, те же что и в исходном определителе, а рассматриваемая k-строка (столбец) в первом определителе содержит первые слагаемые, во втором вторые.
8) Определитель матрицы не изменится если к элементам какой либо строки (столбца) прибавить элемент какой либо строки (столбца) предварительно умноженные на одно и то же число.
Вопрос №4: «Обратная матрица и её вычисление».
Обратная матрица. Матрицей, обратной матрице А, называется матрица A-1 такая, что A-1A = A A-1 = E.
Обратная матрица может существовать только для квадратной матрицы. Причем сама является той же размерности, что и исходная матрица.
Можно показать, что для того, чтобы квадратная матрица имела обратную, она должна быть невырожденной (т.е. Δ ≠ 0 ). Это условие является и достаточным для существования A-1 матрице А. Итак, всякая невырожденная матрица имеет обратную, и, притом, единственную.
Сформулируем правило нахождения обратной матрицы на примере матрицы А.
1. Находим определитель матрицы. Если Δ ≠ 0, то матрица A-1 существует.
2. Составим матрицу В алгебраических дополнений элементов исходной матрицы А. Т.е. в матрице В элементом i - ой строки и j - го столбца будет алгебраическое дополнение Aij элемента aij исходной матрицы.
3. Транспонируем матрицу В и получим BT.
Теорема существования и единственности обратной матрицы. Для квадратной матрицы А существует и при том единственная обратная матрица А-1 тогда и только тогда, когда эта матрица не вырождена.
Вопрос №5: «Системы линейных уравнений, их решение матричная запись».
Системы линейных уравнений. Уравнение называется линейным, если оно содержит неизвестные в первой степени и не содержит их произведений.
Запись в матричной форме.
- система линейных
уравнений.
О
бозначим,
- матрица коэффициентов, - вектор
неизвестных,
-
вектор свободных членов. Amn
Xn1
+ Bm1
= 0 - матричная запись системы уравнений.
Если система уравнений имеет решение, она называется совместной, не имеет – несовместной. Совместная система, имеющая одно решение, называется определенной, если много – неопределенной. Две системы уравнений называются равносильными или эквивалентными, если каждое решение является решением уравнения системы или наоборот.
Вопрос №6: «Решение
систем линейных уравнений с помощью
обратной матрицы».
Матричным методом могут быть решены
только те системы, у которых число
уравнений совпадает с числом неизвестных
и определитель матрицы коэффициентов
отличен от нуля (матрица А невырожденная).
Из этих условий следует, что
и, следовательно, система совместна и
определена. Решение системы можно
получить так:
.
Используя свойства произведения матриц
и свойство обратной матрицы
.
Т.е., для получения столбца неизвестных
нужно обратную матрицу матрицы
коэффициентов системы умножить на
столбец свободных членов.
Пример.
Решить систему
матричным методом. Решение.
Найдем обратную матрицу для матрицы
коэффициентов системы
.
Вычислим определитель,
раскладывая по первой строке:
.
Поскольку Δ ≠ 0, то A-1
существует.
Обратная матрица
найдена верно.
Найдем решение системы
.
Следовательно, x1 = 1, x2 = 2, x3 = 3.
Матричный метод годится для решения любых систем, у которых матрица А квадратная и невырожденная.
