Материал: Математика. учебно-методическое пособие. в 2 ч.. Горбунов В.В., Соколова О.А

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

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

Источник: https://studfile.net/preview/16565639/