Cуммой матриц С и D одинакового размера [ m n ] является матрица A того же размера, элементы которой равны сумме соответствующих элементов матриц C и D:
|
A C D, |
aij cij |
dij . |
|
|||
Пример 1.1. |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
1 8 |
1 |
7 |
9 |
|
3 8 |
17 |
|
|
|
|
|
|
11 3 |
. |
8 |
6 0 |
3 |
3 |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Произведением матрицы А на число является матрица,
каждый элемент которой равен произведению на aij :

aij 


aij 
.
Пример 1.2. |
4 |
5 |
6 |
8 10 |
12 |
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
. |
|
|
|
7 |
8 |
1 |
14 16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Операция перемножения матриц возможна (корректна), если число столбцов первой матрицы равно числу строк второй матрицы.
Произведением матриц C 
cij 
и D 
dij 
называется матрица A, элементы которой 
aij 
равны сумме произведений
элементов i -й строки матрицы C на элементы j-гo столбца
n
матрицы D : aij ci1d1 j ai2 d2 j ... cin dnj cik dkj , причем k 1
операция умножения матриц не коммутативна, т. е. CD DC .
Пример 1.3. |
2 |
2 |
0 |
1 2 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
4 |
1 |
|
|
3 |
1 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2 0 ( 2) 3 |
2 ( 1) ( 2) 1 |
2 2 ( 2) 0 |
6 |
4 |
4 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
4 |
0 |
( 1) 3 |
4 ( 1) ( 1) 1 |
4 2 ( 1) 0 |
|
|
3 |
5 |
8 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
Пример 1.4. Найти значение многочлена
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
1 |
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
p(x) A |
2 |
6A 7E , где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
A |
5 |
|
1 |
|
4 |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
0 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
1 |
|
6 |
2 |
|
1 |
6 |
|
||||||
|
Решение. Найдем |
A |
2 |
|
A A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
5 |
|
1 |
|
|
4 |
|
|
5 |
|
1 |
4 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 0 |
|
|
2 |
|
|
3 |
|
0 2 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
2 2 ( 1) 5 6 3 |
2 ( 1) ( 1) 1 6 0 |
2 6 ( 1) 4 6 ( 2) |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 2 1 5 4 3 |
|
|
5 ( 1) 1 1 4 0 |
|
|
5 6 1 4 4 ( 2) |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
3 2 |
0 5 ( 2) 3 |
3 ( 1) 0 1 ( 2) 0 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
6 0 4 ( 2) ( 2) |
|
||||||||||||||||||||||||||||
17 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
27 |
4 |
|
26 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
3 |
|
22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Вычислим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
1 |
6 |
|
7 0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
6A 7E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
( 6) |
|
5 1 |
4 |
|
|
0 7 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 0 |
2 |
|
|
|
0 0 |
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
( 6) 2 7 |
( 6) ( 1) |
|
( 6) 6 |
|
|
|
|
6 |
|
6 36 |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( 6) 5 |
|
( 6) 0 7 |
( 6) 4 |
|
|
|
|
30 |
7 24 . |
|||||||||||||||||||
|
|
( 6) 3 |
|
( 6) 0 |
( 6) ( 2) 7 |
|
|
|
18 |
0 19 |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
Тогда значение матричного многочлена: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
3 4 |
|
6 |
|
6 36 |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
A2 6 |
A 7Е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
27 |
4 26 |
+ |
|
30 |
|
7 24 |
|
= |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
3 22 |
|
|
|
18 |
|
0 19 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
3 |
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
2 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
181 3 |
|
41 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Важнейшей характеристикой квадратной матрицы размера [ n n ] является число , называемое определителем
или детерминантом n-го порядка.
Рассмотрим матрицу размером [ 2 2 ] |
a |
a |
|
А = 11 |
12 |
. |
|
|
|
a22 |
|
|
a21 |
|
Для нее определитель второго порядка |
вычисляется по |
||||||||
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a12 |
|
|
|
|
|
|
||
det A = = |
a11 |
= a a |
22 |
a a |
21 |
. |
|
||
|
a21 |
a22 |
|
11 |
12 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Введем понятия минор и алгебраическое дополнение |
|||||||||
элементов определителя. Минором |
M ij |
элемента |
|
aij опреде- |
|||||
лителя n-го порядка называется |
определитель |
(n 1) -го |
|||||||
порядка, получаемый из исходного определителя n-го порядка вычеркиванием строки и столбца, на пересечении которых стоит данный элемент. Алгебраическим дополнением элемента aij определителя aij называется число, равное минору этого
элемента, взятому со знаком (+), если сумма номеров строки и столбца элемента четная и со знаком (-) — в противном
случае, т. е. |
A ( 1)i j |
M |
ij |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
ij |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
3 |
6 |
|
; A |
|
8 |
6 |
|
; |
A |
|
8 |
6 |
|
. |
||
Пример 1.5. |
8 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
2 |
|
1 |
- 4 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
|
-1 |
7 |
|
|
32 |
|
2 |
- 4 |
|
|
|
|
-1 |
5 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для вычисления определителя любого порядка суще-
ствует метод разложения определителя по какой-либо строке или столбцу, а именно: определитель равен сумме произведений элементов какой-либо строки (столбца) на соответствующие алгебраические дополнения элементов этой строки (столбца).
7
Для определителя третьего порядка имеем
a11 a12 |
a13 |
|
a |
|
a22 |
a23 |
|
– a |
|
a21 |
a23 |
|
a |
|
a21 |
a22 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
a |
|
a |
|
a |
|
= |
|
|
|
+ |
|
. |
|||||||||
21 |
22 |
23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
11 |
|
a32 |
a33 |
|
12 |
|
a31 |
a33 |
|
13 |
|
a31 |
a32 |
|
|||
a31 a32 |
a33 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Здесь определитель разложен по первой строке. Определитель можно вычислить, раскладывая его по любой строке или столбцу. Если же в какой-либо строке (столбце) определителя имеются нули, то разложение удобнее вести именно по этой строке (столбцу).
1 2 3
Пример 1.6. Вычислить 6 1 4 . 3 5 0
Решение. Так как в третьей строке определителя стоит ноль, то удобнее вычислить определитель разложением по третьей строке
|
1 |
2 |
3 |
= 3 |
|
2 |
3 |
|
5 |
|
1 3 |
|
0 |
|
1 2 |
|
= |
||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
6 |
1 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
3 |
5 |
0 |
|
|
1 |
4 |
|
|
|
6 |
4 |
|
|
|
6 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 3(8 – 3) – 5(4 – 18) + 0(1 – 12) = 15 + 70 = 85.
Квадратная матрица называется невырожденной, если ее
определитель отличен от нуля. Для квадратной невырож-
|
|
a |
a |
... a |
|
|
|
|
11 |
12 |
1n |
|
|
денной матрицы |
A |
a21 a22 |
... a2n |
может быть определена |
||
|
|
|
|
|||
|
|
... ... ... ... |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
an1 an2 |
... ann |
|
||
обратная матрица A 1 :
8
|
|
|
A |
A |
... A |
Т |
|
|
|
|
|
11 |
12 |
1n |
|
|
|
A 1 |
1 |
|
A21 A22 |
... A2n |
|
|||
|
|
|
|
|
|
, |
||
|
... ... ... ... |
|||||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
An1 |
An 2 |
|
|
|
|
|
|
|
... Ann |
|
||||
где Aij — алгебраические дополнения матрицы A.
Обратная |
|
матрица |
удовлетворяет |
|||
A 1 A A A 1 E . |
|
|
|
|||
Пример |
1.7. |
Вычислить |
обратную матрицу |
|||
|
1 |
3 |
7 |
|
|
|
матрицы А |
|
|
1 |
|
|
|
|
4 |
2 |
. |
|
||
|
|
5 |
0 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|||
Решение. Вычислим определитель матрицы
условию
А 1 для
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
3 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
1 |
2 |
1 6 3 14 7 5 13 0. |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
0 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Найдем алгебраические дополнения матрицы: |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
2 |
|
|
|
|
4 |
|
1 |
|
5; |
|||||||
А |
|
|
|
6; |
А |
|
14; |
А |
|
|
|
|
||||||||||||||||
11 |
|
0 |
6 |
|
|
|
|
12 |
|
|
|
5 |
6 |
|
13 |
|
5 |
|
0 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
7 |
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
3 |
|
15; |
|||||||||
А |
|
3 |
18; |
А |
|
1 |
29; |
А |
|
|
|
|
||||||||||||||||
21 |
|
|
0 |
6 |
|
|
22 |
|
5 |
6 |
|
|
|
23 |
|
|
|
|
5 |
|
0 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
7 |
|
|
|
1 |
7 |
|
|
1 |
3 |
|
|
|||||||||||||||
А |
|
3 |
13; |
А |
|
26; |
А |
|
13. |
|||||||||||||||||||
31 |
|
1 |
2 |
|
|
|
|
32 |
|
|
4 |
2 |
|
|
33 |
4 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
9