det A := a 11, ( 1) 1+j a 1j det A 1j, a 11 a 12 a 21 a 22 Wn. 1 (Wyznacznik macierzy stopnia 2:). = a 11a 22 a 33 +a 12 a 23 a 31 +a 13 a 21 a 32

Podobne dokumenty
Ukªady równa«liniowych

Macierze. 1 Podstawowe denicje. 2 Rodzaje macierzy. Denicja

Macierze i Wyznaczniki

Macierze i Wyznaczniki

ANALIZA MATEMATYCZNA Z ALGEBR

Metody numeryczne i statystyka dla in»ynierów

Układy równań liniowych i metody ich rozwiązywania

Macierze. Rozdział Działania na macierzach

Macierze. Dziaªania na macierzach. 1. Niech b d dane macierze , D = , C = , B = 4 12 A = , F = , G = , H = E = a) Obliczy A + B, 2A 3B,

a 11 a a 1n a 21 a a 2n... a m1 a m2... a mn x 1 x 2... x m ...

Podstawowe działania w rachunku macierzowym

Macierz A: macierz problemów liniowych (IIII); Macierz rozszerzona problemów liniowych (IIII): a 11 a 1m b 1 B = a n1 a nm b n

O MACIERZACH I UKŁADACH RÓWNAŃ

Rozdział 5. Macierze. a 11 a a 1m a 21 a a 2m... a n1 a n2... a nm

15. Macierze. Definicja Macierzy. Definicja Delty Kroneckera. Definicja Macierzy Kwadratowej. Definicja Macierzy Jednostkowej

13 Układy równań liniowych

Wyznaczniki 3.1 Wyznaczniki stopni 2 i 3

1 Macierze i wyznaczniki

1 Macierz odwrotna metoda operacji elementarnych

5. Rozwiązywanie układów równań liniowych

2. L(a u) = al( u) dla dowolnych u U i a R. Uwaga 1. Warunki 1., 2. mo»na zast pi jednym warunkiem: L(a u + b v) = al( u) + bl( v)

Własności wyznacznika

det[a 1,..., A i,..., A j,..., A n ] + det[a 1,..., ka j,..., A j,..., A n ] Dowód Udowodniliśmy, że: det[a 1,..., A i + ka j,..., A j,...

"Bieda przeczy matematyce; gdy się ją podzieli na więcej ludzi, nie staje się mniejsza." Gabriel Laub

Zagadnienia na wej±ciówki z matematyki Technologia Chemiczna

Układy równań liniowych

UKŁADY RÓWNAŃ LINIOWYCH

Macierze i Wyznaczniki

, A T = A + B = [a ij + b ij ].

Zadania z z matematyki dla studentów gospodarki przestrzennej UŠ. Marek Majewski Aktualizacja: 31 pa¹dziernika 2006

2. Układy równań liniowych

Zaawansowane metody numeryczne

1 Zbiory i działania na zbiorach.

r = x x2 2 + x2 3.

Pewne algorytmy algebry liniowej Andrzej Strojnowski

1 Przypomnienie wiadomo±ci ze szkoªy ±redniej. Rozwi zywanie prostych równa«i nierówno±ci

RACHUNEK MACIERZOWY. METODY OBLICZENIOWE Budownictwo, studia I stopnia, semestr 6. Instytut L-5, Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Krakowska

MACIERZE I WYZNACZNIKI

ALGEBRA LINIOWA. Wykład 2. Analityka gospodarcza, sem. 1. Wydział Zarządzania i Ekonomii Politechnika Gdańska

DB Algebra liniowa semestr zimowy 2018

Matematyka wykªad 1. Macierze (1) Andrzej Torój. 17 wrze±nia Wy»sza Szkoªa Zarz dzania i Prawa im. H. Chodkowskiej

Interpolacja funkcjami sklejanymi

Treść wykładu. Układy równań i ich macierze. Rząd macierzy. Twierdzenie Kroneckera-Capellego.

= Zapiszemy poniższy układ w postaci macierzy. 8+$+ 2&=4 " 5 3$ 7&=0 5$+7&=4

Wyk lad 4 Macierz odwrotna i twierdzenie Cramera

Ukªady równa«liniowych - rozkªady typu LU i LL'

Wyk lad 5 W lasności wyznaczników. Macierz odwrotna

MATEMATYKA I SEMESTR ALK (PwZ) 1. Sumy i sumy podwójne : Σ i ΣΣ

Układy równań i nierówności liniowych

Układy równań liniowych. Krzysztof Patan

Wykład 5. Metoda eliminacji Gaussa

Algebra liniowa. Macierze i układy równań liniowych

Elementy geometrii w przestrzeni R 3

Definicja macierzy Typy i właściwości macierzy Działania na macierzach Wyznacznik macierzy Macierz odwrotna Normy macierzy RACHUNEK MACIERZOWY

wszystkich kombinacji liniowych wektorów układu, nazywa się powłoką liniową uk ładu wektorów

Wyznaczniki, macierz odwrotna, równania macierzowe

Macierz o wymiarach m n. a 21. a 22. A =

Układy równań liniowych

Wyznaczniki. Mirosław Sobolewski. Wydział Matematyki, Informatyki i Mechaniki UW. 6. Wykład z algebry liniowej Warszawa, listopad 2013

Macierze. Układy równań.

Równania liniowe. Rozdział Przekształcenia liniowe. Niech X oraz Y będą dwiema niepustymi przestrzeniami wektorowymi nad ciałem

Metoda eliminacji Gaussa. Autorzy: Michał Góra

Analiza matematyczna i algebra liniowa Macierze

Obliczenia naukowe Wykład nr 8

dr Mariusz Grządziel 15,29 kwietnia 2014 Przestrzeń R k R k = R R... R k razy Elementy R k wektory;

Zestaw 12- Macierz odwrotna, układy równań liniowych

Lista. Algebra z Geometrią Analityczną. Zadanie 1 Przypomnij definicję grupy, które z podanych struktur są grupami:

Wyk lad 8 macierzy i twierdzenie Kroneckera-Capellego

WBiA Architektura i Urbanistyka. 1. Wykonaj dziaªania na macierzach: Które z iloczynów: A 2 B, AB 2, BA 2, B 2 3, B = 1 2 0

UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ LINIOWYCH

Metody dowodzenia twierdze«

Ekoenergetyka Matematyka 1. Wykład 3.

Zbiory i odwzorowania

Zastosowania wyznaczników

D1. Algebra macierzy. D1.1. Definicje

Analiza numeryczna Kurs INP002009W. Wykłady 6 i 7 Rozwiązywanie układów równań liniowych. Karol Tarnowski A-1 p.

Przeksztaªcenia liniowe

Wyk lad 3 Wyznaczniki

Algebra liniowa z geometrią

9 Układy równań liniowych

PRZYPOMNIENIE Ka»d przestrze«wektorow V, o wymiarze dim V = n < nad ciaªem F mo»na jednoznacznie odwzorowa na przestrze«f n n-ek uporz dkowanych:

PODSTAWY AUTOMATYKI. MATLAB - komputerowe środowisko obliczeń naukowoinżynierskich - podstawowe operacje na liczbach i macierzach.

Met Me ody numer yczne Wykład ykład Dr inż. Mic hał ha Łanc Łan zon Instyt Ins ut Elektr Elektr echn iki echn i Elektrot Elektr echn olo echn

Algebra liniowa z geometria

1 0 Je»eli wybierzemy baz A = ((1, 1), (2, 1)) to M(f) A A =. 0 2 Daje to znacznie lepszy opis endomorzmu f.

Wykład 6. Metoda eliminacji Gaussa: Eliminacja z wyborem częściowym Eliminacja z wyborem pełnym

A A A A A A A A A n n

Lista nr 1 - Liczby zespolone

Wykład 14. Elementy algebry macierzy

Wektory w przestrzeni

Informacje pomocnicze

ALGEBRA LINIOWA Z ELEMENTAMI GEOMETRII ANALITYCZNEJ

Układy równań liniowych. Ax = b (1)

Zestaw 12- Macierz odwrotna, układy równań liniowych

Wprowadzenie do metod numerycznych Wykład 3 Metody algebry liniowej I Wektory i macierze

IV. UK ADY RÓWNAÑ LINIOWYCH

Krótkie wprowadzenie do macierzy i wyznaczników

Laboratorium Techniki Obliczeniowej i Symulacyjnej

5 Wyznaczniki. 5.1 Definicja i podstawowe własności. MIMUW 5. Wyznaczniki 25

Materiaªy do Repetytorium z matematyki

Transkrypt:

Wyznacznik Def Wyznacznikiem macierzy kwadratowej nazywamy funkcj, która ka»dej macierzy A = (a ij ) przyporz dkowuje liczb det A zgodnie z nast puj cym schematem indukcyjnym: Dla macierzy A = (a ) stopnia : 2 Dla macierzy stopnia n 2: det A := det A := a, ( ) +j a j det A j, j= gdzie A ij oznacza macierz powstaª z macierzy A przez skre±lenie i-tego wiersza i j-tej kolumny Wyra»enie ( ) i+j det A ij nazywamy dopeªnieniem algebraicznym wyrazu a ij Stosujemy równie» oznaczenie a ij := det(a ij ) Wn (Wyznacznik macierzy stopnia 2:) a a 2 a 2 a 22 = a a 22 a 2 a 2 a a 2 a 3 Wn 2 (Wzór Sarrusa:) a 2 a 22 a 23 a 3 a 32 a 33 = a a 22 a 33 +a 2 a 23 a 3 +a 3 a 2 a 32 (a 3 a 22 a 3 + a 2 a 2 a 33 + a a 23 a 32 ) Uwaga Wzór Sarrusa stosujemy tylko i wyª cznie do macierzy stopnia 3!!! Rozwini cie Laplace'a Twierdzenie Wyznacznik macierzy A = (a ij ) jest równy rozwini ciu wzgl dem dowolnego wiersza lub dowolnej kolumny: det A := ( ) k+j a kj det A kj j= (rozwini cie wzgl dem k-tego wiersza) det A := ( ) i+k a ik det A ik i= (rozwini cie wzgl dem k-tej kolumny)

Wªasno±ci wyznacznika det A = det A T 2 det I n = (macierz jednostkowa dowolnego stopnia ma wyznacznik równy ) 3 Wyznacznik macierzy trójk tnej jest równy iloczynowi wyrazów gªównej przek tnej 4 Je±li w macierzy zamienimy miejscami dwa wiersze (dwie kolumny), to wyznacznik zmieni znak na przeciwny 5 Je±li macierz A posiada dwa jednakowe wiersze (kolumny), to det A = 0 6 det aw k = a det w k (z dowolnego wiersza (kolumny) mo»na wyci gn staª przed wyznacznik) 7 det w k + w k = det i analogicznie dla kolumn w k + det w k 8 Je»eli macierz A ma zerowy wiersz (kolumn ), to det A = 0 9 Je»eli do dowolnego wiersza (kolumny) macierzy dodamy dowoln kombinacj liniow pozostaªych, to wyznacznik nie zmieni si Uwaga 2 Wªasno±ci 6, 9 pozwalaj zastosowa metod Gaussa do szybkiego obliczania wyznaczników dowolnego stopnia Po wyzerowaniu wszystkich poza jednym wyrazów wiersza (kolumny) rozwini cie Laplace'a obni»a o jeden stopie«wyznacznika 2

0 Je±li A = (a ij ) n n, B = (b ij ) m m, C = (c ij ) m n i a a 2 a n 0 0 0 a 2 a 22 a 2n 0 0 0 D := a n a n2 a nn 0 0 0 c c 2 c n b b 2 b m c 2 c 22 c 2n b 2 b 22 b 2m c m c m2 c mn b m b m2 b mm, to Twierdzenie 2 (Cauchy'ego) det D = det A det B det A B = det A det B Def 2 Macierz kwadratow A nazywamy nieosobliw det A 0 Twierdzenie 3 Dowolna macierz nieosobliwa A = (a ij ) ma macierz odwrotn A = (b ij ) Jej wyrazy wyznaczamy ze wzoru: b ij = ( )i+j det A ji det A (gdzie ( ) i+j det A ji jest dopeªnieniem algebraicznym wyrazu a ji ) Algorytm wyznaczania macierzy odwrotnej: Obliczamy det A A wyznaczamy tylko w przypadku det A 0 2 Wyznaczamy macierz dopeªnie«algebraicznych D := (( ) i+j det A ij ) 3 Transponujemy macierz D 4 A = det A DT Wyznacznik, a rz d macierzy Twierdzenie 4 Rz d macierzy kwadratowej A stopnia n jest równy n det A 0 Def 3 Minorem stopnia k macierzy A m n nazywamy wyznacznik dowolnej macierzy powstaªej z A przez skre±lenie m k wierszy i n k kolumn Twierdzenie 5 Rz d macierz jest równy najwy»szemu stopniowi jej niezerowego minora 3

Ukªad m równa«liniowych z n niewiadomymi a x + a 2 x 2 + + a n x n = b a 2 x + a 22 x 2 + + a 2n x n = b 2 Macierz ukªadu: A := a m x + a m2 x 2 + + a mn x n = b m a a 2 a n b a 2 a 22 a 2n b 2 Macierz uzupeªniona: U := a m a m2 a mn b m Macierzowy zapis ukªadu a a 2 a n a 2 a 22 a 2n a m a m2 a mn AX = B x x 2 gdzie A jest macierz ukªadu, X =, B = b b 2 s odpowiednio x n wektorami niewiadomych i wyrazów wolnych Przykªady: Rozwi za ukªady równa«: x x 2 +x 3 x 4 = 2x +x 2 +x 3 = x 2 +3x 3 2x 4 = 3 3x +x 2 +3x 3 x 4 = 3 2 2 2 4 x x 2 x 3 = 4 b m Twierdzenie 6 (Kroneckera-Capellego) Niech A, U b d odpowiednio macierz i macierz uzupeªnion ukªadu równa«liniowych z n niewiadomymi Ukªad ten ma rozwi zanie wtedy i tylko wtedy, gdy ra = ru Je±li ra = ru = n, to ukªad ma dokªadnie jedno rozwi zanie Je±li ra = ru = k < n, to ukªad ma niesko«czenie wiele rozwi za«zale»nych od n k parametrów Uwaga 3 (Ogólna posta rozwi zania:) n k X = X 0 + t i X i Je±li ra ru, to ukªad nie ma rozwi zania Taki ukªad nazywamy sprzecznym i= 4

Ukªady jednorodne Def 4 Ukªad równa«ax = B nazywamy jednorodnym gdy wektor B wyrazów wolnych jest wektorem zerowym Wn 3 Ukªad jednorodny zawsze ma rozwi zanie Jest ono (n k)-wymiarow podprzestrzeni liniow przestrzeni R n, gdzie n jest ilo±ci niewiadomych, a k jest rz dem macierzy ukªadu n k X = t i X i = lin{x, X 2,, X n k } i= Uwaga 4 Rozwi zanie ukªadu niejednorodnego dostajemy dodaj c do dowolnego wektora X 0 speªniaj cego ukªad rozwi zanie ukªadu jednorodnego Ukªady Cramera Def 5 Ukªadem Cramera nazywamy ukªad n równa«z n niewiadomymi, którego macierz jest nieosobliwa Twierdzenie 7 (Cramera) Ukªad Cramera ma dokªadnie jedno rozwi zanie Jest ono okre±lone wzorem: x j = det A j det A, gdzie dla j {,, n}, A j oznacza macierz powstaª po zamianie w macierzy A ukªadu j-tej kolumny, kolumn wyrazów wolnych B Uwaga 5 Ukªad Cramera AX = B mo»na równie» rozwi za wyznaczaj c X = A B z równania macierzowego Najszybsza jest jednak metoda Gaussa! x +x 2 x 3 = 0 x x 2 +x 3 = 2 x +x 2 +x 3 = 4 Algorytm odwracania macierzy oparty na eliminacji Gaussa: Obok macierzy A piszemy macierz jednostkow tego samego stopnia, 2 Za pomoc operacji na wierszach tak zbudowanej (podwójnej) macierzy sprowadzamy A do postaci jednostkowej, 3 Wyj±ciowa macierz jednostkowa zostaje przeksztaªcona w A 5