
- •РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ
- •Справочный материал для задач 1–8
- •Справочный материал для задачи 1
- •Основные свойства определителей
- •Задача 1
- •Решение задачи
- •Справочный материал для задачи 2
- •Задача 2
- •Решение задачи
- •Справочный материал для задачи 3
- •Задача 3
- •Решение задачи
- •Справочный материал для задачи 4
- •Задача 4
- •Решение задачи
- •Справочный материал для задачи 5
- •Задача 5
- •Решение задачи
- •Справочный материал для задачи 6
- •Задача 6
- •Решение задачи
- •Задача 7.1
- •Справочный материал
- •Решение задачи
- •Задача 7.2
- •Справочный материал
- •Решение задачи
- •Задача 7.3
- •Справочный материал
- •Элементарные преобразования в расширенной матрице:
- •Решение задачи
- •Справочный материал к задаче 8
- •Задача 8.1
- •Решение задачи
- •Задача 8.2
- •Решение задачи
- •Справочный материал к задаче 9
- •Задача 9
- •Решение задачи
- •Справочный материал для задач 10–12
- •Задача 10.1
- •Решение задачи
- •Задача 10.2
- •Решение задачи
- •Задача 10.3
- •Решение задачи
- •Задача 11.1
- •Решение задачи
- •Задача 11.2
- •Решение задачи
- •Задача 12
- •Решение задачи
- •Справочный материал для задачи 13
- •Задача 13.1
- •Решение задачи
- •Задача 13.2
- •Решение задачи
- •Задача 13.3
- •Справочный материал для задачи 14
- •Задача 14.1
- •Решение задачи
- •Задача 14.2
- •Решение задачи
- •Задача 14.3
- •Решение
- •Справочный материал для задач 15, 16
- •Задача 15.1
- •Решение задачи
- •Задача 15.2
- •Решение
- •Задача 16.1
- •Решение задачи
- •Задача 16.2
- •Решение
- •РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
- •Основная
- •Дополнительная

Обозначение: C = A B .
Произведение матриц определено только в том случае, когда число столбцов первого сомножителя равно числу строк второго. Произведение матриц содержит столько строк, сколько имеет первый сомножитель, и столько столбцов, сколько имеет второй сомножитель. Элемент cij в матрице C является суммой
произведений соответствующих элементов i -й строки матрицы A и j -го столбца матрицы B . На рис. 3 схематично показано
получение элемента c11 в произведении матриц.
• |
|
• |
• |
• |
• |
• |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
• |
• |
• |
|
|
|
• |
|
||||
• |
|
• |
|
• |
|
||
|
|
|
|
• |
• |
||
|
|
|
Рис. 3. |
|
|
|
|
В общем случае |
|
A B ≠ B A , |
даже если оба произведения |
||||
матриц A B и B A определены. |
|
|
|
|
|||
|
|
|
Задача 3 |
|
|
|
|
Найти произведение матриц A B . Существует ли произведе- |
|||||||
ние B A ? Почему? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−2 |
10 |
|
2 |
5 |
|
A = |
|
|
|
||||
|
1 −1 , B = |
|
|
. |
|||
|
|
|
|
|
−3 |
−6 |
|
|
3 |
|
|
||||
|
|
0 |
|
|
|
|
Решение задачи
Для заданных матриц определено только произведение A B , потому что количество строк матрицы A не равно количеству столбцов матрицы B .
|
−2 |
10 |
|
|
2 |
5 |
|
|
A B = |
|
1 |
−1 |
|
||||
|
|
|
|
|
= |
|||
|
|
|
|
−3 |
−6 |
|
||
|
|
3 |
0 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
8

(−2) 2 +10 (−3) (−2) 5 +10 (−6) |
−34 |
−70 |
|||||
|
|
+(−1) (−3) |
1 5 +(−1) (−6) |
|
|
5 |
|
= 1 2 |
|
= |
11 |
||||
|
3 2 |
+0 (−3) |
3 5 +0 (−6) |
|
|
6 |
|
|
|
|
15 . |
Справочный материал для задачи 4
Квадратная матрица называется невырожденной, если ее определитель отличен от нуля.
Единичной называется квадратная матрица, у которой на главной диагонали находятся единицы, а в остальных позициях — нули.
Пусть A — квадратная невырожденная матрица n -ого порядка. Обратной матрицей для матрицы A называется такая
матрица A−1 , для которой справедливо равенство A A−1 = A−1 A = E , где E — единичная матрица.
Обратная матрица A−1 определена только для квадратных невырожденных матриц и вычисляется по формуле
A−1 = det1 A CT ,
где det A – определитель матрицы A, а матрица C (союзная матрица) получается из матрицы A заменой всех ее элементов на алгебраические дополнения этих элементов .
Задача 4
Найти обратную матрицу для матрицы A. Сделать проверку.
|
−1 |
2 |
3 |
A = |
−2 |
1 |
2 |
|
3 |
−1 |
3 . |
Решение задачи
Вычислим определитель матрицы. Для этого прибавим ко второй строке последнюю
9

−1 |
2 |
3 |
= (×) |
det A = −2 |
1 |
2 |
3−1 3
иразложим определитель по элементам второй строки
(×)= |
|
−1 |
2 |
3 |
|
=1 (−1)2+1 |
|
2 |
3 |
|
+5 |
(−1)2+3 |
|
−1 |
2 |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
1 |
0 |
5 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
−1 |
3 |
|
|
|
3 |
−1 |
|
||||||||
|
|
3 |
−1 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
= −(2 |
|
3 −(−1) 3) |
|
−5((−1) (−1)−3 2)= −6 −3 −5 +30 =16 . |
||||||||||||||
det A =16 ≠ 0 , |
следовательно, |
|
обратная |
матрица |
существует. |
Вычислим алгебраические дополнения для ее элементов и составим союзную матрицу.
A = |
|
|
|
1 2 |
|
= 5 , |
A = − |
|
|
|
−2 2 |
|
|
|
=12 , |
A = |
|
|
|
−2 |
1 |
|
= −1 , |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
11 |
|
|
−1 3 |
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
3 3 |
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
3 −1 |
|
|
|
|
||||||||||||
A = − |
|
2 3 |
|
= −9 , |
A = |
|
−1 3 |
|
= −12 , |
A = − |
|
−1 2 |
|
= 5 , |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
21 |
|
|
|
|
−1 3 |
|
|
|
|
22 |
|
3 3 |
|
|
|
|
|
|
23 |
|
|
|
|
|
3 −1 |
|
|
||||||||||||||
A = |
|
|
2 3 |
|
=1 , |
|
|
A = − |
|
−1 3 |
|
= −4 , |
A = |
|
|
|
−1 2 |
|
= 3 . |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
31 |
|
|
1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
32 |
|
|
|
|
|
−2 2 |
|
|
33 |
|
|
|
−2 1 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
Союзная матрица имеет вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
12 |
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C = −9 |
5 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
−4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Обратная матрица будет такова |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
5 |
−9 |
|
|
1 |
|
5 16 |
−9 16 1 16 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
A−1 = |
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 4 −3 4 −1 4 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
16 |
|
−12 −4 |
= |
. |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−1 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 16 3 16 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
−1 16 |
|
|
|
|
Проверка.
10

|
−1 2 3 |
|
1 |
5 −9 |
|
|
|
1 |
|
|
|
1 0 0 |
|
||||||||
A A−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= Е . |
|||
= |
−2 |
1 2 |
|
|
|
12 −12 −4 |
= |
0 1 0 |
|
||||||||||||
16 |
|||||||||||||||||||||
|
|
3 |
|
|
−1 5 |
|
|
|
3 |
|
|
|
0 0 1 |
|
|
||||||
|
|
−1 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Справочный материал для задачи 5 |
|
|
||||||||||||||||||
Рассмотрим два типа матричных уравнений. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
1. A X = B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Пусть |
A — невырожденная матрица. Умножим левую и пра- |
||||||||||||||||||||
вую части уравнения на A−1 слева |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
A−1 A X = A−1 B , E X = A−1 B , |
|
|
|
||||||||||||||||
2. X A = B |
|
|
|
X = A−1 B . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Путь |
A — |
невырожденная матрица. Умножим обе |
части |
||||||||||||||||||
уравнения на A−1 справа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
X A A−1 = B A−1 , X E = B A−1 |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
X = B A−1 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Задача 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
0 |
|
X |
|
|
1 |
5 |
|
|
|||
Решить матричное уравнение |
|
|
|
|
= |
|
. |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
− |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
||||||
|
|
|
Решение задачи |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
3 |
|
0 |
|
|
|
1 |
5 |
|
|
|
|
|
||||
В этом уравнении A = |
|
|
, B = |
|
|
|
. |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
5 |
2 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Матрица A−1 вычисляется, как показано в задаче 4. |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
A−1 = − |
1 |
−1 0 |
1 3 0 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
2 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
−2 3 |
−1 |
|
|
|
|
||||||||||||
Поскольку в этом примере мы видим первый случай, умножим |
|||||||||||||||||||||
обе части уравнения на A−1 слева. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 3 |
0 |
|
|
1 |
5 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
X = A−1 B = |
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 3 |
|
|
|
5 |
2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
|
11