- •Глава 1 Определители и системы линейных уравнений
- •1.1 Общая запись системы линейных уравнений. Основные определения
- •1.2 Система двух линейных уравнений с двумя неизвестными. Определитель второго порядка
- •1.3 Определители третьего и высших порядков
- •1.4 Основные свойства определителей
- •1.5 Система трех линейных уравнений с тремя неизвестными. Формулы Крамера
- •1.7 Системы линейных однородных уравнений
- •Глава 2. Матрицы
- •2.1 Линейные операции с матрицами
- •2.2. Умножение матриц
- •2.3. Обратная матрица
- •2.4 Решение системы линейных уравнений при помощи матриц
- •2.5. Произвольные системы линейных уравнений
- •2.6. Решение систем линейных уравнений методом Гаусса
- •Литература
3. |
1 A = A 1 = A. |
(2.8) |
4. |
λ Omn =Omnλ =Omn , |
(2.9) |
где Omn − нулевая матрица любого размера |
|
|
5. |
0A = A0 =Omn , |
(2.10) |
|
Для матриц одинакового размера можно определить разность |
|
A − Bс помощью равенства |
|
|
|
A − B = A +(−1)B. |
(2.11) |
2.2. Умножение матриц
Операция умножения двух матриц определена только для тех случаев, когда число столбцов первого сомножителя равно числу строк у второго.
Определение. Произведением матрицы A размера m ×n на матрицу B размера n × p называется матрица C размера m × p , каж-
дый элемент которой cik , равен сумме произведений элементов i -ойстро-
ки матрицы A на соответствующие элементы k -го столбца матрицы B , то есть
cik = ai1b1k +ai2b2k + +aimbmk |
(i =1, 2,..., m; |
k =1, 2,..., p). |
(2.12) |
||||||||||||
Для произведения матриц A и B используется обозначение |
|
||||||||||||||
C = A B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Это правило условно отражено на схеме. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
k B(n × p) |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
g b1k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A(m ×n) |
|
|
|
g |
b2k |
|
|
|
|
c(m × p) |
|
|||
|
|
|
.n |
|
|
|
|
|
|
k |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
m i |
g |
g |
g |
|
g b |
|
= |
m |
i |
|
g |
|
|
||
|
|
|
nk |
|
|
|
|
cik |
|
|
|||||
|
ai1 |
ai2 |
ain |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
p |
|
|
|
|
|
|
p |
|
Пример 1. Умножить матрицу
45
|
|
A = |
|
−2 |
3 |
0 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
3 |
−1 |
1 |
|
|
|
|
||||
на матрицу |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
B = |
|
−1 |
|
|
2 |
−2 |
3 |
|
|
|
. |
||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
0 |
|
|
1 |
−1 |
2 |
|
|
|
||||||
|
|
1 |
−3 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение. Так как матрица A имеет три столбца, а матрица B - три строки, то умножение матрицы A на матрицу B возможно, при этом произведением матрицы A на матрицу B будет матрица C , состоящая из двух строк и четырех столбцов.
Вычислим элементы матрицы C
c11 = (−2)(−1) +3 0 +0 1 = 2, c12 = (−2)2 +3 1+0(−3) = −1, c13 = (−2)(−2) +3(−1) +0 0 =1, c14 = (−2)3 +3 2 +0 1 = 0,
c21 =3(−1) +(−1)0 +1 1 = −2, c22 =3 2 +(−1)1+1(−3) = 2,
c23 =3(−2) +(−1)(−1) +1 0 = −5,
c24 =3 3 +(−1)2 +1 1 =8.
Таким образом,
A B = |
|
2 |
−1 |
1 |
0 |
|
|
|
. |
|
|
|
|||||||
|
|
−2 |
2 |
−5 |
8 |
|
|
|
|
Заметим, что в данном примере может идти речь только о произведении AB матрицы A на матрицу B . Произведением матрицы B на матрицу A не имеет смысла, так как число столбцов матрицы B не равно числу строк матрицы A.
Пример 2. Вычислить произведения AB и BA, если
A = |
|
2 |
−1 |
|
|
|
и |
B = |
|
1 |
3 |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
−1 |
2 |
|
|
|
|
Решение.
46
A B = |
|
|
|
|
2 |
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 3 |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
2 +1 |
6 −2 |
|
|
|
|
= |
|
|
|
3 |
4 |
|
; |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 −1 |
0 +2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
B A = |
|
|
1 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
−1 |
|
|
|
= |
|
|
|
2 +0 −1+3 |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
. |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
−1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−2 +0 1+2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−2 |
|
3 |
|
|
|
|
Итак, в данном примере оба произведения AB и BA имеют смысл,
но AB ≠ BA.
Из рассмотренных примеров следует, что умножение матриц не обладает переместительным свойством или некоммутативно.
В связи с этим принято говорить об умножении данной матрицы A на матрицу B слева или справа. Произведение AB называется произведением матрицы A на матрицу B справа, а произведение BA - произведением матрицы A на матрицу B слева.
Исключение составляют так называемые перестановочные матрицы, для которых AB = BA. Например, матрицы
A = |
|
3 |
5 |
|
|
|
|
и |
B = |
|
|
1 −5 |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−1 2 |
|
|
|
|
перестановочны, так как |
|
|
|
|
|
|
|
−2 |
−5 |
|
|
|
|
|
|
||
AB = BA = |
|
|
. |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−1 |
−1 |
|
|
|
|
|
|
Основные свойства операции умножения матриц
1. Сочетательное свойство относительно числового и матричного множителей:
λ(AB) = (λA)B = A(λB) = ( Aλ)B = A(Bλ). |
(2.13) |
(AB)C=A(BC). |
(2.14) |
2. Распределительное свойство относительно сложения: |
|
( A + B)C = AC + BC. |
(2.15) |
3. Транспонирование произведения двух матриц равносильно произведению транспонированных матриц, взятых в обратном порядке, то есть
( AB)Т = BT AT . |
(2.16) |
4. Определитель произведения квадратных матриц A и Bравен произведению определителей этих матриц:
D(AB) = D( A) D(B). |
(2.17) |
47
5 .Произведение произвольной матрицы A размера m ×n на еди-
ничную матрицу En справа и на единичную матрицу |
Em слева равно |
матрице A, то есть |
|
AEn = A; Em A = A. |
(2.18) |
В частности, для любой квадратной матрицы A n -го порядка |
|
AEn = En A = A. |
(2.19) |
2.3. Обратная матрица
Как известно, для каждого числа a ≠ 0 существует такое число b, что a b =1. Число b называется обратным для числа a . Распространяя эту идею на квадратные матрицы, поставим вопрос о существовании обратной матрицы, то есть такой матрицы, которая в произведении с данной матрицей дает единичную матрицу E .
Определение. Квадратная матрица A называется обратимой, если существует квадратная матрица X , удовлетворяющая соотношениям
AX = XA = E. |
(2.20) |
Всякая матрица X , удовлетворяющая равенствам (2.20), называет-
ся обратной по отношению к матрице A и обозначается A−1 . Покажем, что у каждой обратимой матрицы A существует лишь
единственная обратная матрица. |
X существует |
Действительно, допустим, что наряду с матрицей |
|
еще матрица Y , также удовлетворяющая условию (2.20), тогда должно |
|
выполняться равенство |
|
AY = E. |
(2.21) |
Умножив обе части равенства (2.21) слева на X , получим
X AY = XE.
Используя затем соотношение (2.20), будем иметь
EY = XE,
откуда следует, что Y = X .
В условия (2.20) матрицы A и X входят симметрично. Следовательно, если матрица A - обратная для X , то матрица X -обратная для A, то есть
48
( A−1)−1 = A. |
(2.22) |
Выясним, при каких условиях квадратная матрица обратима. Теорема. Для того, чтобы матрица A имела обратную матрицу,
необходимо и достаточно, чтобы ее определитель не равнялся нулю. Доказательство. 1.Необходимость. Пусть квадратная матрица A
имеет обратную матрицу X . Так как по определению
AX = E,
то, используятеоремуобопределителепроизведенияквадратныхматриц (2.2, свойство 4) и учитывая, что D(E) =1, получаем
D( A) D( X ) =1.
Откуда следует, что D( A) ≠ 0.
2. Достаточность. Для сокращения записи докажем теорему для случая n =3. Пусть
|
|
|
|
|
a11 |
a12 |
a13 |
|
|
|
|
|
|
A = |
|
a21 |
a22 |
a23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
a31 |
a32 |
a33 |
|
|
|
и D( A) ≠ 0.Рассмотрим матрицу |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
A11 |
A21 |
A31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
C = |
|
A12 |
A22 |
A32 |
|
, |
(2.23) |
|||
|
|
A13 |
A23 |
A33 |
|
|
|
|
|
составленную из алгебраических дополнений соответствующих элементов
матрицы A, и вычислим произведение |
AC . Составим выражение для |
|
элемента матрицы AC , находящегося в |
i -той строке и k -ом столбце. По |
|
правилу умножения матриц это будет |
|
|
ai1Ak1 +ai2 Ak 2 +ai3 Ak3. |
(2.24) |
Для любого элемента, лежащего на главной диагонали матрицы, i = k . Выражение (2.24) в этом случае представляет собой сумму произведений элементов i -ой строки матрицы A на их алгебраические дополнения, то есть определитель D( A) матрицы A.
Для любого элемента матрицы AC, не лежащего на главной диагонали, i ≠ k, и выражение (2.24) обращается в нуль, как сумма произведений i -ой строки матрицы A на алгебраические дополнения другой - k -ой строки этой матрицы(1.4, свойство 6).
49
Следовательно, матрица AC - диагональная матрица:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D( A) 0 |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AC = |
|
0 |
|
|
D( A) |
|
0 |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
D( A) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Вынося множитель D(A), получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AC = D( A)E. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.25) |
||||||||||||
Аналогично, можнопоказать, что |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CA = D( A)E. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.26) |
||||||||||||
Разделив равенства (2.25) и (2.26) на |
D( A) ≠ 0 , сможем соответственно |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
написать |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
C = E, |
|
|
|
|
|
|
|
C A = E. |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
D( A) |
D(A) |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
Отсюда следует, |
|
|
что матрица |
|
|
1 |
|
|
|
C является обратной для |
||||||||||||||||||||||||
|
|
D( A) |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
матрицы A. Обозначив ее A−1 и учитывая, (2.23), получим |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A11 |
|
|
A21 |
A31 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
A11 |
A21 |
A31 |
|
|
|
|
|
D( A) |
|
D(A) |
|
|
D( A) |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
A−1 = |
C = |
|
|
|
|
A |
A |
A |
|
|
|
|
= |
|
|
|
A12 |
|
|
A22 |
|
|
A32 |
|
|
(2.27). |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
D( A) |
|
D( A) |
|
|
|
|
12 |
22 |
32 |
|
|
|
|
|
D( A) D(A) |
D( A) |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
A A A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
23 |
33 |
|
|
|
|
|
|
A13 |
|
|
A23 |
A33 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D( A) |
|
D(A) |
|
|
D( A) |
|
|
|
||||
Теорема доказана. |
|
|
|
|
|
|
|
|
A, определитель которой D( A) отличен от |
|||||||||||||||||||||||||
Квадратную матрицу |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
нуля, называют невырожденной или неособенной. Если |
D( A) = 0 , то |
матрица называется вырожденной или особенной.
Таким образом, у всякой неособенной матрицы A порядка n существует одна и только одна обратная матрица, которая может быть найденапоформуле:
50
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A11 |
|
|
|
|
|
A21 |
|
|
An1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
A |
A |
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
D( A) |
D(A) |
|
D( A) |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
A−1 = 1 |
|
11 |
21 |
|
|
|
|
|
|
n1 |
|
|
|
|
= |
|
D( A) |
D(A) |
|
D( A) |
|
(2.28). |
||||||||||||||||
|
A12 |
A22 |
|
An2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A12 |
A22 |
|
|
An2 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
D( A) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
A1n |
A2n |
|
|
Ann |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A1n |
|
|
|
|
|
A2n |
|
|
Ann |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D( A) D(A) |
|
D( A) |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Пример 1. Найти обратную матрицу для матрицы |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A = |
|
|
|
1 |
2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
1 |
−2 |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Решение. Вычислим определитель матрицы |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
D( A) = |
|
1 |
2 |
1 |
|
|
|
1 |
0 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
1+1 |
|
−3 |
−4 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
2 1 −2 |
|
= |
|
2 |
−3 −4 |
=1(−1) |
|
|
2 |
2 |
= 2. |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
−1 |
0 |
1 |
|
|
|
−1 |
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определитель матрицы отличен от нуля, следовательно, матрица неосо-
бенная и имеет обратную матрицу A−1, вычисляемую по формуле (2.27). Составим алгебраические дополнения элементов матрицы A:
A |
1+1 |
|
1 |
−2 |
|
|
|
=1 |
−0 |
=1; |
|||||||
|
|
||||||||||||||||
= (−1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
11 |
|
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
A |
1+2 |
|
|
|
|
2 |
−2 |
|
= −(2 −2) = 0; |
||||||||
|
|
||||||||||||||||
= (−1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
12 |
|
|
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
A |
1+3 |
|
|
2 |
1 |
|
= 0 |
+1 |
=1; |
||||||||
|
|
||||||||||||||||
= (−1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
13 |
|
|
|
|
|
−1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A21 = (−1)2+1 20 11 = −(2 −0) = −2;
A |
= (−1)2+2 |
1 |
1 |
=1+1 = 2; |
22 |
−1 |
1 |
|
|
|
|
|
51
A |
= (−1)2+3 |
|
1 2 |
|
= −(0 +2) = −2; |
|||||||||
23 |
|
|
|
|
|
−1 |
0 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
A |
= (−1)3+1 |
|
2 |
1 |
|
|
|
= −4 −1 = −5; |
||||||
|
|
|||||||||||||
31 |
|
|
|
|
1 |
−2 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
A |
= (−1)3+2 |
|
1 |
1 |
|
= −(−2 −2) = 4; |
||||||||
|
|
|||||||||||||
32 |
|
|
|
|
|
2 |
−2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
A |
= (−1)3+3 |
|
1 2 |
|
=1−4 = −3; |
|||||||||
|
|
|||||||||||||
33 |
|
|
|
|
2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По формуле (2.27) найдем обратную матрицу
|
|
|
|
|
|
1 |
−2 |
−5 |
|
|
|
|
|
1 |
−1 |
− |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
A−1 = |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
2 |
2 |
|
|
. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
0 |
2 |
4 |
|
|
|
|
0 |
1 |
|
2 |
|
|||||
2 |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
−2 |
−3 |
|
|
|
|
|
1 |
−1 |
− |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Проверим правильность результата, используя определение обратной матрицы (2.20). Для этого перемножим матрицы A и A−1 :
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
1 |
|
|
|
|
|
1 |
−1 |
− |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
A A−1 = |
|
2 1 −2 |
|
|
|
|
|
2 |
1 |
|
2 |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
−1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
1 |
−1 |
− |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
1 |
+0 |
+ |
1 |
|
−1+2 −1 |
− 5 |
+4 |
− |
3 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
= |
|
|
2 |
|
|
|
2 |
−2 +1+2 |
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
= |
|
|
|
0 |
1 |
0 |
|
|
|
= E. |
|||||||
|
|
1+0 −1 |
−5 +2 +3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
− |
1 |
+0 |
+ |
1 |
|
1+0 −1 |
5 |
+0 |
− |
3 |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таки образом, матрица A−1вычислена верно.
Пример 2. Даны матрицы A, B,C . Найти матрицу
P = BC −2A−1
52
B = |
|
−1 3 −2 |
|
, C = |
|
2 |
3 |
|
, A = |
|
|
|
2 |
−3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
1 |
0 |
|
|
|
|
|
. |
||||||
|
|
0 2 1 |
|
|
|
−2 |
−1 |
|
|
|
|
|
1 |
−2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение. Найдем произведение матриц B и C BC = K.
Это произведение определено, так как число столбцов матрицы B совпадает с числом строк матрицы C . Матрица K = BC должна иметь две строки и два столбца, то есть должна быть квадратной матрицей второго порядка. Найдем ее элементы по правилу умножения матриц
(2.12):
k11 = (−1) 2 +3 1+(−2)(−2) =5; k12 = (−1) 3 +3 0 +(−2)(−1) = −1; k21 = 0 2 +2 1+1(−2) = 0;
k22 = 0 3 +2 0 +1(−1) = −1.
Таким образом,
|
|
|
BC = K = |
|
5 |
−1 |
|
|
|
. |
||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
−1 |
|
|
|
|
Найдем определитель матрицы A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
D(A) = |
|
2 |
−3 |
|
= −4 −(−3) = −1. |
|||||||
|
|
|||||||||||
|
|
1 |
−2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Так как определитель матрицы A отличен от нуля, то обратная матрица A−1 существует и может быть вычислена по формуле (2.28):
A−1 = |
1 |
|
|
A11 |
A21 |
|
|
|
, |
|
|
|
|
||||||
D(A) |
|
|
A |
A |
|
|
|||
|
|
|
|
12 |
22 |
|
|
|
|
где
A = (−1)1+1 |
(−2) = −2; |
A |
= (−1)1+2 |
(−3) =3; |
||
11 |
|
|
21 |
|
|
|
A = (−1)1+2 |
1 = −1; |
A |
= (−1)2+2 |
2 = 2. |
||
12 |
|
|
22 |
|
|
Таким образом,
A−1 = (−1)−−12 32.
Окончательнополучим
53