Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Копия геометрия 4.doc
Скачиваний:
5
Добавлен:
23.04.2019
Размер:
1.01 Mб
Скачать

5. Матрица. Линейные операции над матрицами. Транспонирование матрицы.

Матрица – прямоугольная таблица элементов.

= (aik), где i=1,2…n; k=1,2…n

(единичная матрица 2-го порядка)

(единичная матрица 3-го порядка)

Пусть (А) – квадратная матрица.

Если |A|=0, то матрица называется вырожденной.

Если |A|≠0, то матрица называется невырожденной.

Линейные операции над матрицами:

1. А+В=(aik+bik), где i=1…n, k=1…n

Матрицы одинакового порядка складываются поэлементно.

2. λ*А=λ*aik, где i=1…n, k=1…n

На число умножается каждый элемент матрицы.

Если есть общий множитель для всех элементов матрицы, то его можно вынести за знак матрицы.

3. Равенство матриц.

А=В  aik=bik, где i=1…n, k=1…n

Равенство определяется с точностью до всех элементов.

Транспонирование матриц.

Ат=(aki) – транспонированная матрица

А =(aik)

i=1…n

k=1…m

При транспонировании матрицы строки записываются как столбцы. Это соответствует повороту матрицы вокруг главной диагонали на 90о.

Нетрудно доказать следующие свойства для транспонированных матриц.

1. (АВ)ттт

При транспонировании произведения матриц можно перемножать транспонированные матрицы как одно целое.

2. (Ат)т

3. (А+В)ттт

Проверим последнее свойство на примере.

Вывод: ( на примере)

6. Умножение матриц. Основные свойства

Определение скалярного произведения строки на столбец:

Определение умножения матриц:

Пусть (А) имеет тип (m x p)

(B) имеет тип (p x n)

Число столбцов матрицы А равно числу строк матрицы В.

Тогда произведение матриц определяется по формуле:

Таким образом, произведение матриц получается при скалярном умножении строк матрицы А на столбцы матрицы В.

Пример:

Покажем, что в общем случае А*В≠В*А, т.е. умножение матриц некоммутативно.

Найти произведение матриц и

А*В≠В*А

Единичная матрица играет роль единицы при умножении.

Основные свойства матриц:

1. А*(В*С)=(А*В)*С – ассоциативность

2. А*(В+С)=А*В+А*С

(А+В)*С=А*С+В*С – дистрибутивность

3. λ(А*В)=А*( λВ)

4. А*Е=Е*А=А – свойство единичной матрицы

5. Пусть О – нулевая матрица(все элементы равны 0)

А+О=О+А=А

В этих свойствах предполагается, что умножение и сложение определено, т.е. типы матриц соответствуют.

Вывод 2.:

(A+B)*C=A*C+B*C

(A+B)*C= =AC+BC

7. Обратная матрица. Теорема об обратной матрице

Пусть М –множество квадратных матриц n-го порядка. Нетрудно проверить следующие свойства:

λ R A M => λ*A M

A, B M =>

-- единичная матрица.

А*Е=Е*А=А – основное свойство единичной матрицы.

Если определитель матрицы не равен ), то ее называют невырожденной. Для невырожденной квадратной матрицы можно определить обратную матрицу, которую обозначают А-1 по следующей формуле.

А-1= Ас – союзная матрица

Для образования союзной матрицы, алгебраические дополнения элементов строки матрицы А записывают как столбец матрицы Ас.

Вывод:

Пусть А – невырожденная матрица n-го порядка. Покажем А-1*А=Е. Аналогично доказывается А*А-1=Е. Введем вспомогательную матрицу типа С(k, l). С(k, l) – матрица, которая получается из матрицы А заменой k-го столбца на l-й столбец.

Е сли k≠l, то в этой матрице есть 2 одинаковых столбца. Если k=l, то матрица не меняется.

Найдем произведение , где k, l = 1…n

Приведем без доказательства основные свойства обратной матрицы:

1. (λ*А)-1= , где λ – число

2. (А*В)-1= В-1* А-1

Обратная матрица произведения двух матриц равна произведению обратных матриц в обратном порядке.

3. (А-1)т=(Ат)-1

Пример:

Н аходим определитель матрицы:

det(A) = -4

Определяем элементы союзной матрицы:

Находим обратную матрицу:

Покажем, что А-1*А=Е