Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
1_Rab_tetr_alg_i_geom (1).pdf
Скачиваний:
79
Добавлен:
18.04.2015
Размер:
752 Кб
Скачать
☆

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