- •Долгіх, В. М.
- •1. МАТРИЦІ Й ВИЗНАЧНИКИ
- •1.1. МАТРИЦІ. ВИДИ МАТРИЦЬ
- •Види матриць
- •Деякі властивості добутку матриць
- •Властивості транспонування матриці
- •1.3. ВИЗНАЧНИКИ
- •Властивості визначників
- •1.4. ОБЕРНЕНА МАТРИЦЯ
- •Обчислення оберненої матриці методом елементарних перетворень
- •1.5. РАНГ МАТРИЦІ
- •1.5. РАНГ МАТРИЦІ
- •Обчислення рангу матриць методом елементарних перетворень
- •Поняття про лінійну залежність і незалежність рядків матриці
- •1.6. ПРИКЛАДИ ЗАСТОСУВАННЯ МАТРИЦЬ В ЕКОНОМІЦІ
- •Таблиця 1.1
- •Таблиця 1.2
- •Таблиця 1.3
- •Питання для самоперевірки
- •1.7. Вправи
- •2. СИСТЕМИ ЛІНІЙНИХ АЛГЕБРАЇЧНИХ РІВНЯНЬ
- •2.1. ОСНОВНІ ОЗНАЧЕННЯ
- •2.2. СХЕМА ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМ. ТЕОРЕМА КРОНЕКЕРА-КАПЕЛЛІ
- •Схема дослідження систем
- •2.3. МЕТОД ГАУССА (метод послідовного виключення невідомих)
- •2.4. МЕТОД ЖОРДАНА-ГАУССА (метод повного виключення невідомих)
- •2.5. СИСТЕМИ ЛІНІЙНИХ ОДНОРІДНИХ АЛГЕБРАЇЧНИХ РІВНЯНЬ
- •Однорідні системи n-го порядку (n рівнянь із n невідомими)
- •2.6. СИСТЕМИ n ЛІНІЙНИХ РІВНЯНЬ ІЗ n НЕВІДОМИМИ
- •2.6.1. Матричний метод розв’язування систем (метод оберненої матриці)
- •2.6.2. Розв’язування систем методом Крамера
- •2.7. ВЛАСНІ ВЕКТОРИ ТА ВЛАСНІ ЧИСЛА МАТРИЦІ
- •2.8. ПРИКЛАДИ ЗАСТОСУВАННЯ СИСТЕМ В ЕКОНОМІЦІ
- •Таблиця 2.1
- •Таблиця 2.2
- •Питання для самоперевірки
- •2.9. Вправи
- •Таблиця 2.3
- •Таблиця 2.4
- •Таблиця 2.5
- •3. ЕЛЕМЕНТИ ВЕКТОРНОЇ АЛГЕБРИ
- •3.1. ОСНОВНІ ОЗНАЧЕННЯ
- •3.3. ЛІНІЙНА НЕЗАЛЕЖНІСТЬ ВЕКТОРІВ
- •3.4. БАЗИС. РОЗКЛАДАННЯ ВЕКТОРА ЗА БАЗИСОМ
- •Лінійні операції над векторами в координатній формі
- •3.5. АФІННА СИСТЕМА КООРДИНАТ
- •3.6. ПРОЕКЦІЯ ВЕКТОРА НА ВІСЬ
- •3.7. ВЕКТОРИ В ОРТОНОРМОВАНОМУ БАЗИСІ. ДЕКАРТОВА ПРЯМОКУТНА СИСТЕМА КООРДИНАТ
- •Лінійні операції над векторами в базисі
- •3.8. НАПРЯМНІ КОСИНУСИ ВЕКТОРА
- •3.9. ПОДІЛ ВІДРІЗКА В ЗАДАНОМУ ВІДНОШЕННІ
- •3.10. СКАЛЯРНИЙ ДОБУТОК ВЕКТОРІВ
- •3.10. СКАЛЯРНИЙ ДОБУТОК ВЕКТОРІВ
- •Алгебраїчні властивості скалярного добутку
- •Геометричні властивості скалярного добутку
- •Скалярний добуток в ортонормованому базисі
- •Деякі важливі формули
- •3.11. ВЕКТОРНИЙ ДОБУТОК ВЕКТОРІВ
- •Алгебраїчні властивості векторного добутку
- •Геометричні властивості векторного добутку
- •Векторний добуток в ортонормованому базисі
- •3.12. МІШАНИЙ ДОБУТОК ВЕКТОРІВ
- •Основна алгебраїчна властивість мішаного добутку
- •Геометричні властивості мішаного добутку
- •Мішаний добуток в ортонормованому базисі
- •Лінійні операції над векторами
- •3.13.2. Лінійна незалежність векторів. Базис і координати
- •3.13.3. Евклідів n-вимірний простір En
- •Алгебраїчні властивості скалярного добутку
- •Кут між векторами в евклідовому просторі En
- •Таблиця 3.1
- •Питання для самоперевірки
- •3.14. Вправи
- •4. АНАЛІТИЧНА ГЕОМЕТРІЯ НА ПЛОЩИНІ
- •4.1. СИСТЕМИ КООРДИНАТ НА ПЛОЩИНІ
- •4.1.1. Декартова прямокутна система координат
- •4.1.2. Полярна система координат
- •Зв’язок між полярними та прямокутними декартовими координатами точки
- •4.1.3. Перетворення системи координат
- •Паралельне перенесення осей
- •4.2. ЛІНІЯ НА ПЛОЩИНІ. ОСНОВНІ ОЗНАЧЕННЯ
- •Параметричні рівняння лінії
- •Таблиця 4.1
- •Лінія в полярних координатах
- •Таблиця 4.2
- •4.3. ПРЯМА НА ПЛОЩИНІ
- •4.3.1. Різні форми рівнянь прямої
- •Умови паралельності й перпендикулярності двох прямих
- •4.3.3. Нормальне рівняння прямої
- •Ознаки нормального рівняння
- •4.3.4. Відстань від точки до прямої
- •4.3.5. Приклади розв’язування задач
- •4.3.6. Приклади застосування лінійної залежності в економіці
- •Лінійна залежність між витратами й обсягом виробництва продукції
- •Питання для самоперевірки
- •4.3.7. Вправи
- •4.4. АЛГЕБРАЇЧНІ ЛІНІЇ ДРУГОГО ПОРЯДКУ НА ПЛОЩИНІ
- •4.4.1. Основні поняття
- •4.4.2. Коло
- •4.4.4. Гіпербола
- •4.4.6. Криві другого порядку. Узагальнення
- •Питання для самоперевірки
- •4.4.7. Вправи
- •5. АНАЛІТИЧНА ГЕОМЕТРІЯ У ПРОСТОРІ
- •5.1. ПЛОЩИНА У ПРОСТОРІ R3
- •5.1.1. Різні форми рівнянь площини
- •Ознаки нормального рівняння
- •5.1.2. Відхилення та відстань точки від площини
- •5.1.3. Кут між двома площинами. Умови паралельності та перпендикулярності двох площин
- •5.1.4. Приклади розв’язування задач
- •5.2. ПРЯМА У ПРОСТОРІ R3
- •5.2.1. Різні форми рівнянь прямої
- •5.2.3. Відстань від точки до прямої у просторі R3
- •5.2.4. Відстань між паралельними прямими у просторі R3
- •5.2.5. Відстань між перехресними прямими у просторі R3
- •Умови паралельності й перпендикулярності прямої та площини
- •Питання для самоперевірки
- •5.2.7. Вправи
- •5.3. АЛГЕБРАЇЧНІ ПОВЕРХНІ ДРУГОГО ПОРЯДКУ
- •5.3.1. Загальне рівняння поверхні другого порядку
- •5.3.2. Еліпсоїд. Сфера
- •5.3.3. Однопорожнинний гіперболоїд
- •5.3.4. Двопорожнинний гіперболоїд
- •5.3.5. Конус другого порядку
- •5.3.6. Еліптичний параболоїд
- •5.3.7. Гіперболічний параболоїд
- •5.3.8. Циліндри
- •Питання для самоперевірки
- •5.3.9. Вправи
- •СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1.МАТРИЦІ Й ВИЗНАЧНИКИ
1.1.МАТРИЦІ. ВИДИ МАТРИЦЬ
Матрицею розміром m´n називається прямокутна таблиця чисел, що містить m рядків і n стовпців. Матриці позначаються великими літерами, наприклад, А, B, а елементи матриць – відповідними малими літерами з двома індексами: aij, bij. Перший індекс указує номер рядка, другий – номер стовпця, на перетині яких знаходиться елемент у матриці. Записується матриця за однією із форм:
|
æ a11 |
a12 |
... |
a1n ö |
éa11 |
a12 |
... |
a1n ù |
|
|
a11 |
a12 |
... |
a1n |
|
||||
A = |
ça |
a |
... |
a |
÷ |
êa |
a |
... |
a |
ú |
= |
|
a |
a |
... |
a |
. (1.1) |
||
ç 21 |
22 |
... |
|
2n ÷ |
= ê 21 |
22 |
... |
|
2n ú |
21 |
|
22 |
|
|
2n |
||||
|
ç ... ... |
... ÷ |
ê ... ... |
... ú |
... ... ... ... |
|
|||||||||||||
|
ç |
a |
... |
a |
÷ |
êa |
a |
... |
a |
ú |
|
a |
a |
... |
a |
|
|
||
|
ça |
÷ |
|
mn |
|
||||||||||||||
|
è m1 |
m2 |
|
|
mn ø |
ë m1 |
m2 |
|
mn û |
|
|
m1 |
m2 |
|
|
|
|||
Скорочені позначення: Аm´n, [aij], ║aij║ (i = |
|
, |
j = |
|
). |
|
|
||||||||||||
1, m |
1, n |
|
|
Елементи aii матриці, в яких номер рядка дорівнює номеру стовп-
ця, називаються діагональними та утворюють головну діагональ.
Види матриць
1.Матриця розміром n´n називається квадратною матрицею n-го порядку.
2.Діагональною називається квадратна матриця, в якій всі елементи, що не належать головній діагоналі, дорівнюють нулю.
3.Діагональна матриця, в якій всі елементи головної діагоналі дорівнюють одиниці, називається одиничною матрицею і позначається літерою Е.
4.Матриця будь-якого розміру називається нульовою, якщо всі її елементи дорівнюють нулю. Позначають нульову матрицю літерою О.
5.Матриця, що складається з одного рядка, називається матрицею
(вектором)-рядком, а з одного стовпця– матрицею (вектором)- стовпцем.
6.Квадратна матриця, в якій всі елементи під(над) головною діагоналлю дорівнюють нулю, називається верхньою (нижньою) трику-
тною матрицею.
ДВНЗ “Українська академія банківської справи НБУ”
7
æ1 6 |
8ö |
æ2 0 |
0ö |
æ1 0 0ö |
æ0 |
0ö |
æ1ö |
æ1 2 |
3ö |
|||||||||||
ç |
|
9 |
÷ |
ç |
|
3 |
÷ |
ç |
|
1 |
÷ |
ç |
|
÷ |
ç |
÷ |
ç |
|
7 |
÷ |
ç3 |
5÷, |
ç0 |
0÷, E=ç0 |
0÷, O =ç0 |
0÷, ç2÷, |
(1 0 3 5), ç0 |
9÷ |
|||||||||||||
ç |
7 |
2 |
÷ |
ç |
0 |
0 |
÷ |
ç |
0 |
0 |
÷ |
ç |
0 |
÷ |
ç |
÷ |
ç |
0 |
0 |
÷ |
è |
4ø |
è |
8ø |
è |
1ø |
è |
0ø |
è |
3ø |
è |
5ø |
а) |
б) |
в) |
г) |
ґ) |
д) |
е) |
квадратна |
діагональна |
одинична |
нульова |
матриця- |
матриця- |
верхня |
матриця |
матриця |
матриця |
матриця |
стовпець |
рядок |
трикутна |
1.2.ОПЕРАЦІЇ НАД МАТРИЦЯМИ
1.Рівність матриць. Дві матриці А і В однакових розмірів називаються рівними (Аm´n = Bm´n), якщо aij = bij для будь-яких і, j.
2.Множення матриці на число. Добутком матриці Аm´n на число λ називається матриця Вm´n = λАm´n, кожний елемент якої дорівнює добутку відповідного елемента матриці А на число λ (bij = λaij):
|
æ a |
a |
... |
a |
ö |
|
æ la |
la |
... |
la |
ö |
|||
|
ç |
11 |
|
12 |
... |
1n ÷ |
|
ç |
11 |
12 |
... |
1n ÷ |
||
A = |
ça21 |
a22 |
a2n ÷ |
Þ B = lA = |
çla21 |
la22 |
la2n ÷ |
|||||||
ç |
|
|
|
... |
... |
÷ |
ç |
|
... |
... |
... |
÷. |
||
|
ç ... ... |
÷ |
|
ç ... |
÷ |
|||||||||
|
ça |
m1 |
a |
m2 |
... |
a |
÷ |
|
çla |
m1 |
la |
... |
la |
÷ |
|
è |
|
|
mn ø |
|
è |
m2 |
|
mn ø |
3.Додавання (віднімання) матриць. Сумою (різницею) матриць A і B
однакових розмірів m´n називається матрицяСm´n = Аm´n ± Bm´n, елементи якої cij = aij ± bij:
|
æ a |
a |
... |
a |
ö |
|
æb |
b |
... |
b |
ö |
|
||
|
ç 11 |
|
12 |
... |
|
1n ÷ |
|
ç 11 |
12 |
... |
1n ÷ |
|
||
A = |
ça21 |
a22 |
a2n ÷ |
B = |
çb21 |
b22 |
b2n ÷ |
Þ |
||||||
ç |
|
|
... |
... |
÷, |
ç |
|
... |
... |
÷ |
||||
|
ç ... ... |
÷ |
|
ç ... ... |
÷ |
|
||||||||
|
ça |
a |
m2 |
... |
a |
|
÷ |
|
çb |
b |
... |
b |
÷ |
|
|
è m1 |
|
|
|
mn ø |
|
è m1 |
m2 |
|
mn ø |
|
|
æ a |
±b |
a |
± b |
... |
a |
±b |
ö |
||
|
ç |
11 |
11 |
|
12 |
12 |
... |
1n |
1n ÷ |
|
Þ C = A ± B = |
ç a21 |
±b21 |
a22 |
± b22 |
a2n ±b2n ÷ |
|||||
ç |
|
|
|
|
... |
... |
|
... |
÷. |
|
|
ç ... |
|
|
|
÷ |
|||||
|
ça |
m1 |
±b |
a |
m2 |
± b |
... |
a |
±b |
÷ |
|
è |
m1 |
|
m2 |
|
mn |
mn ø |
Приклад 1.1. Знайдіть матрицю 3А – 2В, якщо
æ0 |
- 2 |
- 3ö |
æ 4 |
- 2 3ö |
|||||
ç |
|
4 |
|
÷ |
ç |
|
4 |
|
÷ |
A = ç1 |
5 ÷, B = ç 0 |
1÷. |
|||||||
ç |
3 0 |
-1 |
÷ |
ç |
- 2 1 |
3 |
÷ |
||
è |
ø |
è |
ø |
ДВНЗ “Українська академія банківської справи НБУ”
8
|
|
|
æ0 |
- 2 - 3ö |
æ 4 |
- 2 |
3ö |
|
|
æ0 - 6 |
- 9ö |
|
||||
|
|
|
ç |
|
4 |
÷ |
ç |
|
|
÷ |
= |
ç |
|
÷ |
- |
|
|
► 3A - 2B = 3ç1 |
5 ÷ |
- 2ç 0 |
4 1÷ |
ç3 12 15 ÷ |
|||||||||||
|
|
|
ç |
3 |
0 |
÷ |
ç |
|
|
÷ |
|
|
ç |
|
÷ |
|
|
|
|
è |
-1ø |
è- 2 1 |
3ø |
|
|
è9 0 |
- 3ø |
|
|||||
æ |
8 - 4 6ö |
|
æ 0 - 8 |
- 6 - (-4) - 9 - 6ö |
|
|
æ- 8 - 2 |
-15ö |
||||||||
ç |
÷ |
= |
ç |
3 - 0 |
12 - 8 |
15 - 2 |
÷ |
= |
ç |
3 |
4 |
|
÷ |
|||
ç |
÷ |
ç |
13 . < |
|||||||||||||
- ç |
0 8 2÷ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
÷ |
|||
ç |
÷ |
|
ç |
9 - (-4) |
0 - 2 |
- 3 - 6 |
÷ |
|
|
ç |
13 - 2 |
- 9 |
÷ |
|||
è |
- 4 2 6ø |
|
è |
ø |
|
|
è |
ø |
4.Множення матриць. Операція множення матриць визначена тільки тоді, коли кількість стовпців першої матриці дорівнює кількості
рядків другої. Добутком матриць Аm´k і Bk´n називається матриця Сm´n = Am´k × Bk´n, кожний елемент якої, що стоїть на перетині i-го рядка та j-го стовпця, дорівнює сумі добутків елементів i-го рядка матриці А на відповідні елементи j-го стовпця матриці В:
k |
|
cij = åail blj (i =1, m; j =1, n). |
(1.2) |
l = 1
Кількість рядків матриці Сm´n = Am´k × Bk´n дорівнює кількості рядків матриці А, а кількість стовпців – кількості стовпців матриці B.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
æ |
|
|
3ö |
Приклад 1.2. Знайти AB і BA, якщо A = (2 |
-1 |
4), |
|
|
|
|
ç |
|
|
÷ |
||||||
|
B = ç |
|
|
5÷. |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ç |
|
|
÷ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
è |
- 6 ø |
||
|
|
|
|
æ |
3 ö |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
► A1´2 × B3´1 = C1´1 = (2 |
-1 |
4)×çç |
5 ÷÷ = (2 ×3 + (-1) ×5 + 4×(-6))= (-23), |
|||||||||||||
|
|
|
|
ç |
÷ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
è- 6ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
æ 3×2 |
|
3×(-1) |
|
3×4 ö |
æ 6 |
- 3 |
|
|
|
|
12 |
ö |
|
|||
ç |
|
5×(-1) |
|
÷ |
ç |
|
- 5 |
|
|
|
|
|
÷ |
|
||
B3´1 × A1´3 = D3´3 = ç 5×2 |
|
|
5×4 ÷ = ç 10 |
|
|
|
|
20÷. < |
||||||||
ç |
|
-6×(-1) |
÷ |
ç |
|
6 |
|
- 24 |
÷ |
|
||||||
è-6×2 |
|
-6×4ø |
è-12 |
|
ø |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
æ1 0 2ö |
|
|
æ2 |
|
|
0ö |
|||||
|
|
|
|
|
B = |
ç |
6 |
|
|
÷ |
||||||
Приклад 1.3. Знайти AB і BA, якщо A = ç |
|
|
÷, |
ç |
|
-3 . |
||||||||||
|
|
|
|
|
ç |
3 |
|
÷ |
|
|
|
|
|
÷ |
||
|
|
|
|
|
è |
5 4ø |
|
|
ç |
1 |
|
|
÷ |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
è |
|
|
8ø |
||
|
æ1× 2 |
+ 0 |
×6 |
+ 2×1 1×0 + 0×(-3)+ |
2×8ö æ |
|
4 16ö |
|||||||||
|
ç |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
÷ |
ç |
|
÷ |
|
► A2´3 × B3´2 =C2´2 =ç |
3× 2 |
+5 |
×6 |
+ 4×1 3×0 + 5×(-3 +) |
4×8 |
÷ = |
ç |
|
÷, |
|||||||
|
è |
ø |
è |
40 17 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ø |
ДВНЗ “Українська академія банківської справи НБУ”
9
æ 2×1+0×3 |
2×0+0×5 |
2×2+0×4 ö |
æ 2 0 4 ö |
||||
ç |
|
|
|
÷ |
ç |
|
÷ |
B3´2 ×A2´3 =D3´3 =ç6×1+(-3 ×3) |
6×0+(-3)×5 6×2+(-3)×4÷=ç-3 |
-15 0 ÷. < |
|||||
ç |
1×1+8×3 |
1×0+8×5 |
1×2+8×4 |
÷ |
ç |
25 |
÷ |
è |
ø |
è |
40 34ø |
Приклад 1.4. Знайти AB і BA, якщо |
|
|
|
|
|
|||
æ1 |
0 |
3 |
ö |
æ |
0 |
2 |
4 |
ö |
ç |
|
|
÷ |
ç |
- 3 1 |
|
÷ |
|
A = ç2 |
-1 4÷, B = ç |
2÷. |
||||||
ç |
|
6 |
÷ |
ç |
1 |
-1 1 |
÷ |
|
è5 2 |
ø |
è |
ø |
|
æ1 |
0 |
3ö æ 0 |
2 |
4ö |
|
|
ç |
|
÷ ç |
|
÷ |
|
► A3´3 ×B3´3 =C3´3 =ç2 -1 |
4÷×ç-3 1 |
2÷ = |
|
|||
|
ç |
2 |
÷ ç |
|
÷ |
|
|
è5 |
6ø è 1 |
-1 1ø |
|
||
æ 1×0 +0×(-3) +3×1 |
1×2 +0×1+3×(-1) |
1×4 +0×2 +3×1 ö æ3 -1 7 |
ö |
|||
ç |
|
|
|
|
÷ ç |
÷ |
= ç2×0 +(-1)×(-3) + 4×1 2×2 +(-1)×1+4×(-1) 2×4 +(-1)×2 +4×1÷ = ç7 -1 10÷,
ç |
5×0 +2×(-3) +6×1 |
5×2 + 2×1+6 |
×(-1) |
|
5×4 + 2×2 +6×1 |
÷ ç |
÷ |
||||
è |
|
ø è |
0 6 30ø |
||||||||
|
|
æ |
0 |
2 |
4 |
ö |
æ1 |
0 |
3 |
ö |
|
|
|
ç |
|
|
|
÷ |
ç |
|
|
÷ |
|
|
B3´3 × A3´3 = D3´3 = ç- 3 1 |
2÷ ×ç2 -1 4÷ = |
|
||||||||
|
|
ç |
1 |
-1 1 |
÷ |
ç |
2 |
6 |
÷ |
|
|
|
|
è |
ø |
è5 |
ø |
|
æ |
0 ×1+ 2×2 + 4×5 0×0 + 2×(-1) + 4×2 0×3 +2 ×4 + 4×6 ö |
æ24 6 |
32ö |
||||||
ç |
-3×1+1×2 + 2×5 -3×0 +1×(-1) + 2× |
|
÷ |
ç |
|
3 |
|
÷ |
|
= ç |
2 -3×3 +1×4 +2×6÷ |
= ç 9 |
7 ÷. < |
||||||
ç |
1×1-1×2 +1×5 |
1×0 -1×(-1) +1×2 |
1×3-1×4 +1×6 |
÷ |
ç |
4 |
3 |
5 |
÷ |
è |
ø |
è |
ø |
Деякі властивості добутку матриць
1) АВ ≠ ВА. Якщо АВ = ВА, то матриці A і B називаються комута-
тивними; 2) добуток діагональних матриць є діагональною матрицею;
3) Em´mAm´n = Am´n, Аm´nЕn´n = Аm´n (Е – одинична матриця);
4) добуток квадратних матриць асоціативний: (АВ)С = А(ВС); 5) (А + B) × C = А × C + B × C;
6) Am´k × Ok´n = Om´n, Om´k × Ak´n = Om´n (Om´n – нульова матриця).
5. Піднесення до цілого додатного степеня: Am = A × A ×... × A . |
|||
|
|
|
14243 |
|
æ1 |
2 |
m |
Приклад 1.5. |
ö |
||
Знайти A3, якщо A = ç |
|
÷. |
|
|
ç |
3 |
÷ |
|
è0 |
ø |
ДВНЗ “Українська академія банківської справи НБУ”
10