Krótkie wprowadzenie do macierzy i wyznaczników

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

1 Macierze i wyznaczniki

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

O MACIERZACH I UKŁADACH RÓWNAŃ

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

Macierze. Rozdział Działania na macierzach

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

Ekoenergetyka Matematyka 1. Wykład 3.

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

Zestaw 12- Macierz odwrotna, układy równań liniowych

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

Algebra liniowa. Macierze i układy równań liniowych

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

UKŁADY RÓWNAŃ LINIOWYCH

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

Wyk lad 4 Macierz odwrotna i twierdzenie Cramera

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

Własności wyznacznika

MACIERZE I WYZNACZNIKI

1 Zbiory i działania na zbiorach.

Układy równań liniowych i metody ich rozwiązywania

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

Analiza matematyczna i algebra liniowa Macierze

1 Macierz odwrotna metoda operacji elementarnych

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

5. Rozwiązywanie układów równań liniowych

Wykład 5. Metoda eliminacji Gaussa

Zestaw 12- Macierz odwrotna, układy równań liniowych

DB Algebra liniowa semestr zimowy 2018

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

3. Macierze i Układy Równań Liniowych

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

macierze jednostkowe (identyczności) macierze diagonalne, które na przekątnej mają same

Macierze Lekcja V: Wzory Cramera. Macierzowe układy równań.

Wyznaczniki 3.1 Wyznaczniki stopni 2 i 3

Wyk lad 5 W lasności wyznaczników. Macierz odwrotna

Wykład 4. Informatyka Stosowana. Magdalena Alama-Bućko. 25 marca Magdalena Alama-Bućko Wykład 4 25 marca / 25

Zaawansowane metody numeryczne

Analiza matematyczna i algebra liniowa Macierze

Wykład 14. Elementy algebry macierzy

Macierze i Wyznaczniki

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

Układy równań. Kinga Kolczyńska - Przybycień 22 marca Układ dwóch równań liniowych z dwiema niewiadomymi

Treści programowe. Matematyka. Efekty kształcenia. Literatura. Terminy wykładów i ćwiczeń. Warunki zaliczenia. tnij.org/ktrabka

Algebra WYKŁAD 3 ALGEBRA 1

Metody i analiza danych

UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ LINIOWYCH

Wykład 7 Macierze i wyznaczniki

13 Układy równań liniowych

D1. Algebra macierzy. D1.1. Definicje

Zastosowania wyznaczników

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

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

1 Elementy logiki i teorii mnogości

UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ LINIOWYCH

Zaawansowane metody numeryczne

Macierze. Układy równań.

Algebra liniowa. 1. Macierze.

Wyk lad 4 Dzia lania na macierzach. Określenie wyznacznika

Układy równań liniowych

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

Układy równań liniowych. Krzysztof Patan

UKŁADY RÓWNAŃ LINIOWYCH - Metody dokładne

Metody numeryczne II. Układy równań liniowych

Zadania z algebry liniowej - sem. I Przestrzenie liniowe, bazy, rząd macierzy

a 11 a a 1n a 21 a a 2n... a m1 a m2... a mn a 1j a 2j R i = , C j =

0 + 0 = 0, = 1, = 1, = 0.

Funkcje i tabele. Paweł Bednarz 29 marca Funkcje Funckja liniowa Własności funkcji liniowej Funkcja kwadratowa...

MACIERZE. Sobiesiak Łukasz Wilczyńska Małgorzata

Uniwersytet Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy Zespół Szkół nr 5 Mistrzostwa Sportowego XV Liceum Ogólnokształcące w Bydgoszczy

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,...

Algebra. macierzy brzegowych z zastosowaniami. Micha Kolupa Zbigniew Âleszyƒski

UKŁADY RÓWNAŃ LINIOWYCH -Metody dokładne

Spis treści. 1 Macierze Macierze. Działania na macierzach Wyznacznik Macierz odwrotna Rząd macierzy...

OPERACJE NA MACIERZACH DODAWANIE I ODEJMOWANIE MACIERZY

Rozwiązywanie układów równań liniowych

Podstawowe działania w rachunku macierzowym

Wektory i wartości własne

3 1 + i 1 i i 1 2i 2. Wyznaczyć macierze spełniające własność komutacji: [A, X] = B

Programowanie Współbieżne. Algorytmy

Metoda eliminacji Gaussa. Autorzy: Michał Góra

Macierze. 1 Podstawowe denicje. 2 Rodzaje macierzy. Denicja

Układy równań i nierówności liniowych

Wektory i wartości własne

METODY NUMERYCZNE. wykład. konsultacje: wtorek 10:00-11:30 środa 10:00-11:30. dr inż. Grażyna Kałuża pokój

Algebra z Geometrią Analityczną. { x + 2y = 5 x y = 9. 4x + 5y 3z = 9, 2x + 4y 3z = 1. { 2x + 3y + z = 5 4x + 5y 3z = 9 7 1,

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

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

Lista. Algebra z Geometrią Analityczną. Zadanie 1 Zapisz za pomocą spójników logicznych i kwantyfikatorów: x jest większe niż 6 lub mniejsze niż 4

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

Algebra liniowa z geometria

1 Wersja testu A 18 września 2014 r.

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

04 Układy równań i rozkłady macierzy - Ćwiczenia. Przykład 1 A =

φ(x 1,..., x n ) = a i x 2 i +

ALGEBRA z GEOMETRIA, ANALITYCZNA,

Rozwiązywanie układów równań liniowych metody dokładne Materiały pomocnicze do ćwiczeń z metod numerycznych

Analiza numeryczna Lista nr 3 (ćwiczenia) x x 2 n x.

Baza w jądrze i baza obrazu ( )

WYDAWNICTWO PAŃSTWOWEJ WYŻSZEJ SZKOŁY ZAWODOWEJ WE WŁOCŁAWKU

Transkrypt:

Radosław Marczuk Krótkie wprowadzenie do macierzy i wyznaczników 12 listopada 2005 1. Macierze Macierzą nazywamy układ liczb(rzeczywistych, bądź zespolonych), funkcji, innych macierzy w postaci: A a 11 a 12 a 1n a 21 a 22 a 2n a m1 a m2 a mn MacierzAmamwierszyinkolumn.Paręliczbm,nnazywamywymiaremmacierzy.Jeżelimnto mamy macierz kwadratową. 1.1. Specjalne macierze kwadratowe 1.1.1. macierz symetryczna To macierz kwadratowa, którj wyrazy są umieszczone symetrycznie względem głównej przekątnej, tzn. linii,naktórejznajdująsięwyrazya 11,a 22,a 33...a nn isąsobierówne.np: 1.1.2. macierz diagonalna X 10 1 2 3 1 20 4 5 2 4 30 6 3 5 6 40 Wszystkie elementy poza elemetami leżącymi na przekątej głównej są równe zero, np: 1.1.3. macierz jednostkowa stopnia n B 1 0 2 0 3 0 40 Tp macierz diagonalna, na której przekątnej głównej znajdują się same jedynki: dla n4: 1 0 0 1 I 1 0 0 1 1.1.4. macierz wierszowa Składa się z jedego wiersza: D 11 12 23 42 1

1.1.5. macierz kolumnowa Składa się z jedej kolumny: E 11 12 23 42 2. Działania na macierzach 2.1. Równość macierzy DwiemacierzeAa ik ibb ik sąrównetylkowtedy,gdymajątesamewymiaryidlakażdejpary wskaźnikówiorazkzachodzirównośća ik b ik.innymisłowy:tylkomacierze identyczneuważasię zarównepisząc:ab. 2.2. Suma i różnica macierzy JeślimacierzeAa ik ibb ik majątesamewymiary,tosumąmacierzyaibnazywamy macierz C,którejelementyc ik sąsumąelementówotychsamychwskaźnikach: c ik a ik +b ik Na przykład: 10 2 3 20 4 5 + 1 3 0 5 2 1 9 5 3 25 6 4 RóżnicąmacierzyAiBnazywamymacierz D,którejelementyd ik sąróżnicąelementówotychsamych wskaźnikach: d ik a ik b ik Na przykład: 10 2 3 20 4 5 1 3 0 5 2 1 11 1 3 15 2 6 2.3. Mnożenie macierzy 2.3.1. Mnożenie macierzy przez stałą KażdywyrazmacierzyAmnożymyprzezstałąαtj:αAαa ik.dlaα5iponiższejmacierzybędziemy mieli: 10 2 3 50 10 15 α 20 4 5 100 20 25 2.3.2. Mnożenie dwóch macierzy IloczynmacierzyAowymiarzeminorazmacierzy Bowymiarzem1in1jestwykonalnytylko wtedy, gdy ilość elementów w wierszach macierzy A jest równa ilości elementów w macierzy B. Czyli wynik mnożenia, macierz C jest rozmiaru emphm i n1. Elementy macierzy C oblicza się z zależności: c ik a i1 b 1k +a i2 b 2k +a i3 b 3k +...+a in b nk Zatemwyrazc ik powstajeprzezpomnożenieprzezsiebiekolejnychelementówa is wierszaimacierzya przezkolejnewyrazyb sk kolumnykmacierzyb Najprostrzy przypadek otrzymujemy mnożąc macierz wierszową A przez macierz kolumnową B: 2

a 1 a 2 a n b 1 b 2 b n a 1 b 1 +a 2 b 2 + +a n b n Wynikiem mnożenia jest macierz o jednym wyrazie(mn1 1) Bardziej złożony przykład: a11 a 12 b11 b 12 b 13 a11 b 11 +a 12 b 21 a 11 b 12 +a 12 b 22 a 11 b 13 +a 12 b 23 a 21 a 22 b 21 b 22 b 23 a 21 b 11 +a 22 b 21 a 21 b 12 +a 22 b 22 a 21 b 13 +a 22 b 23 2.4. Własności działań na macierzach Z definicji dodawania macierzy wynika, że działanie to jest łączne i przemienne, tzn: A+BB+A (A+B)+CA+(B+C) Pomijając banalny przypadek, kiedy macierze są jednoelementowe, mnożenie macierzy nie jest przemienne, tzn: A B B A Dla przykładu weźmy: Mamy Czyli A A B 1 0 0 1 B B A 0 1 1 0 A B B A 3. Wyznaczniki Z pojęciem macierzy kwadratowej związane jest pojęcie wyznacznika macierzy. Wyznacznikiem macierzy A(determinantem macierzy A) nazywamy liczbę zapisaną w następujący sposób: a 11 a 12 a 1n a WdetA 21 a 22 a 2n a n1 a n2 a nn 3.1. Wyznaczanie wartości wyznacznika 2x2 a 11 a 12 a 21 a 22 a 11a 22 a 12 a 21 3.2. Wyznaczanie wartości wyznacznika 3x3(Schemat Sarrusa) Aby wyznaczyć wartość wyznacznika W o rozmiarze 3x3 W a 31 a 32 a 33 można posłużyć się nastąpującym algorytmem: 3

1. Dopisujemy do wyznacznika pierwszy i drugi wiersz(na dole) 2. Wykonujemy obliczenia wg wzoru: a 31 a 32 a 33 a 11 a 22 a 33 +a 21 a 32 a 13 +a 31 a 12 a 23 a 13 a 22 a 31 a 23 a 32 a 11 a 33 a 12 a 21 3.3. Wyznaczanie wartości wyznacznika metodą rozwinięcia Laplace a 4. Zastosowanie macierzy i wyznaczników do rozwiązywania układów równań liniowych 4.1. Metoda Cramera Rozważmy układ równań liniowych o dwóch niewiadomych x i y: a 11 x+a 12 yb 1 a 21 x+a 22 yb 2 w zapisie macierzowym układ można przedstawić jako: a11 a 12 x a 21 a 22 y b1 b 2 bądź w skrócie: AXB Stosując tzw. metodę Cramera, wyznaczamy wartości wyznaczników: a W 11 a 12 b W a 21 a 22 x 1 a 12 a W b 2 a 22 y 11 b 1 a 21 b 2 gdziewyznacznikwtowyznacznikmacierzywspółczynników,w x towyznacznikmacierzy,wktórejkolumnęwspółczynnikówprzyzmiennejxzastąpionokolumnąwyrazówwolnych,w y towyznacznikmacierzy, w której kolumnę wyrazów przy zmiennej y zastąpiono kolumną wyrazów wolnych. Niewiadome można wyznaczyć z następujących zależności: 4.2. Metoda macierzy odwrotnej x W x W yw y W Przyzałożeniu,żemacierzAjestnieosobliwa,tzn.detA 0możnawyznaczyćmacierzodwrotnąA 1 do danej macierzy A. Macierz odwrotna, to taka macierz, dla której spełniona jest zależność: A A 1 I czyli w wyniku otrzymujemy macierz jednostkową. MacierzodwrotnąA 1 wyznaczasięzwzoru: W równaniu powyższym, macierz A 1 1 deta A 11 A 12 A n1 A 21 A 22 A n2 A n1 A n2 A nn 4

A 11 A 12 A n1 A 21 A 22 A n2 A n1 A n2 A nn to macierz tzw. dopełnień algebraicznych. JeżelimacierzAjestnieosobliwa,toistniejemacierzodwrotnaA 1.Mnożąclewostronnieobiestrony macierzowegoukładurównańprzeza 1 otrzymujemyrównanie: A 1 (AX)A 1 B korzystajączłącznościmnożeniamacierzyorazztego,żea 1 AIiztego,żeIXXmożnawynik zapisać w postaci: XA 1 B 5