Matriisilaskenta. Harjoitusten 3 ratkaisut (Kevät 2019) 1. Olkoot AB = ja 2. Osoitetaan, että matriisi B on matriisin A käänteismatriisi.

Samankaltaiset tiedostot
Ennakkotehtävän ratkaisu

Käänteismatriisi 1 / 14

Matriisit. Määritelmä 1 Reaaliluvuista a ij, missä i = 1,..., k ja j = 1,..., n, muodostettua kaaviota a 11 a 12 a 1n a 21 a 22 a 2n A =

LU-hajotelma. Esimerkki 1 Matriisi on yläkolmiomatriisi ja matriisi. on alakolmiomatriisi. 3 / 24

Matriisipotenssi. Koska matriisikertolasku on liitännäinen (sulkuja ei tarvita; ks. lause 2), voidaan asettaa seuraava määritelmä: ja A 0 = I n.

1.1. Määritelmiä ja nimityksiä

Käänteismatriisin. Aiheet. Käänteismatriisin ominaisuuksia. Rivioperaatiot matriisitulona. Matriisin kääntäminen rivioperaatioiden avulla

Matematiikka B2 - TUDI

Johdatus tekoälyn taustalla olevaan matematiikkaan

Yhteenlaskun ja skalaarilla kertomisen ominaisuuksia

Lineaariset yhtälöryhmät ja matriisit

BM20A0700, Matematiikka KoTiB2

Ortogonaalinen ja ortonormaali kanta

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta I

10 Matriisit ja yhtälöryhmät

Matematiikka B2 - Avoin yliopisto

9 Matriisit. 9.1 Matriisien laskutoimituksia

Matriisien tulo. Matriisit ja lineaarinen yhtälöryhmä

Lineaarialgebra a, kevät 2018

Matriisit, kertausta. Laskutoimitukset. Matriisikaavoja. Aiheet. Määritelmiä ja merkintöjä. Laskutoimitukset. Matriisikaavoja. Matriisin transpoosi

Käänteismatriisin ominaisuuksia

x 2 x 3 x 1 x 2 = 1 2x 1 4 x 2 = 3 x 1 x 5 LINEAARIALGEBRA I Oulun yliopisto Matemaattisten tieteiden laitos 2014 Esa Järvenpää, Hanna Kiili

A = a b B = c d. d e f. g h i determinantti on det(c) = a(ei fh) b(di fg) + c(dh eg). Matriisin determinanttia voi merkitä myös pystyviivojen avulla:

Talousmatematiikan perusteet: Luento 9. Matriisien peruskäsitteet Yksinkertaiset laskutoimitukset Transponointi Matriisitulo

Insinöörimatematiikka D

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta I

1 Matriisit ja lineaariset yhtälöryhmät

Matriisit, L20. Laskutoimitukset. Matriisikaavoja. Aiheet. Määritelmiä ja merkintöjä. Laskutoimitukset. Matriisikaavoja. Matriisin transpoosi

Matriisit, L20. Laskutoimitukset. Matriisikaavoja. Aiheet. Määritelmiä ja merkintöjä. Laskutoimitukset. Matriisikaavoja. Matriisin transpoosi

3 Lineaariset yhtälöryhmät ja Gaussin eliminointimenetelmä

Matikkapaja keskiviikkoisin klo Lineaarialgebra (muut ko) p. 1/81

802118P Lineaarialgebra I (4 op)

Kurssin loppuosassa tutustutaan matriiseihin ja niiden käyttöön yhtälöryhmien ratkaisemisessa.

2.8. Kannanvaihto R n :ssä

2.5. Matriisin avaruudet ja tunnusluvut

802120P MATRIISILASKENTA (5 op)

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta II. LM2, Kesä /141

1. LINEAARISET YHTÄLÖRYHMÄT JA MATRIISIT. 1.1 Lineaariset yhtälöryhmät

Talousmatematiikan perusteet: Luento 10. Matriisien peruskäsitteet Yksinkertaiset laskutoimitukset Matriisitulo Determinantti

802120P Matriisilaskenta (5 op)

3 Lineaariset yhtälöryhmät ja Gaussin eliminointimenetelmä

Talousmatematiikan perusteet: Luento 11. Lineaarikuvaus Matriisin aste Käänteismatriisi

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta I

Gaussin ja Jordanin eliminointimenetelmä

3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset

Determinantit. Kaksirivinen determinantti. Aiheet. Kaksirivinen determinantti. Kaksirivinen determinantti. Kolmirivinen determinantti

Determinantti 1 / 30

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta I

Insinöörimatematiikka D

Algebran perusteet. 44 ϕ(105) = (105). Näin ollen

Matikkapaja keskiviikkoisin klo Lineaarialgebra (muut ko) p. 1/210

Lineaarinen yhtälöryhmä

Talousmatematiikan perusteet: Luento 10. Lineaarikuvaus Matriisin aste Determinantti Käänteismatriisi

Insinöörimatematiikka D

Lineaarikombinaatio, lineaarinen riippuvuus/riippumattomuus

LINEAARIALGEBRA I. Hannu Honkasalo. Helsingin yliopiston matematiikan laitos v w u ...

Seuraava luento ti on salissa XXII. Lineaarialgebra (muut ko) p. 1/117

MS-C1340 Lineaarialgebra ja

2.1.4 har:linyryhmat03. Octavella. Katso ensin esimerkit???? esim:yroctave01 Octaven antamat vastausehdotukset.

1 Lineaariavaruus eli Vektoriavaruus

Lineaarialgebra (muut ko)

3.1 Lineaarikuvaukset. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. 3.1 Lineaarikuvaukset. 3.1 Lineaarikuvaukset

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta II Syksy 2009 Laskuharjoitus 1 ( ) Ratkaisuehdotuksia Vesa Ala-Mattila

Insinöörimatematiikka D

802320A LINEAARIALGEBRA OSA I

Talousmatematiikan perusteet

Matriisilaskenta Luento 8: LU-hajotelma

Osittaistuenta Gaussin algoritmissa: Etsitään 1. sarakkeen itseisarvoltaan suurin alkio ja vaihdetaan tämä tukialkioiksi (eli ko. rivi 1. riviksi).

MS-C1340 Lineaarialgebra ja differentiaaliyhtälöt

Ositetuista matriiseista

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Malliratkaisut 4 / vko 47

H = : a, b C M. joten jokainen A H {0} on kääntyvä matriisi. Itse asiassa kaikki nollasta poikkeavat alkiot ovat yksiköitä, koska. a b.

Algebra I, harjoitus 5,

Numeeriset menetelmät

Lineaariset kongruenssiyhtälöryhmät

Informaatiotieteiden yksikkö. Lineaarialgebra 1A. Pentti Haukkanen. Puhtaaksikirjoitus: Joona Hirvonen

Informaatiotieteiden yksikkö. Lineaarialgebra 1A. Pentti Haukkanen. Puhtaaksikirjoitus: Joona Hirvonen

Yhtälöryhmä matriisimuodossa. MS-A0007 Matriisilaskenta. Tarkastellaan esimerkkinä lineaarista yhtälöparia. 2x1 x 2 = 1 x 1 + x 2 = 5.

Tehtäväsarja I Kertaa tarvittaessa materiaalin lukuja 1 3 ja 9. Tarvitset myös luvusta 4 määritelmän 4.1.

Muistutus: Matikkapaja ke Siellä voi kysyä apua demoihin, edellisen viikon demoratkaisuja, välikoetehtävien selitystä, monisteesta yms.

Insinöörimatematiikka D

Matriisilaskenta. Ville Tilvis

Johdatus lineaarialgebraan. Juha Honkala 2017

3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset. Olkoot A 2 := AA =

Tiivistelmä matriisilaskennasta

Insinöörimatematiikka D

Matriiseista. Emmi Koljonen

Lineaariavaruudet. Span. Sisätulo. Normi. Matriisinormit. Matriisinormit. aiheita. Aiheet. Reaalinen lineaariavaruus. Span. Sisätulo.

Lineaarialgebra I. Oulun yliopisto Matemaattisten tieteiden laitos Esa Järvenpää Kirjoittanut Tuula Ripatti

Ensi viikon luennot salissa X. Lineaarialgebra (muut ko) p. 1/159

Insinöörimatematiikka D

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta I

Matriisi-vektori-kertolasku, lineaariset yhtälöryhmät

Ominaisarvo ja ominaisvektori

Determinantti. Määritelmä

Insinöörimatematiikka D

Lineaarialgebra a, kevät 2019 Harjoitus 6 (ratkaisuja Maple-dokumenttina) > restart; with(linalg): # toteuta ihan aluksi!

Johdatus lineaarialgebraan

Ekvivalenssirelaatio. Määritelmä 2 Joukon A binäärinen relaatio R on ekvivalenssirelaatio, mikäli. Jos R on ekvivalenssirelaatio ja a A, niin joukkoa

Matriisilaskenta (TFM) MS-A0001 Hakula/Vuojamo Ratkaisut, Viikko 47, 2017

Transkriptio:

Matriisilaskenta Harjoitusten ratkaisut (Kevät 9). Olkoot ja A = B = 5. Osoitetaan, että matriisi B on matriisin A käänteismatriisi. Tapa Käänteismatriisin määritelmän nojalla riittää osoittaa, että AB = BA = I. Nyt AB = 5 = + + + + + = ja BA = 5 = 5 5 + + + + + =. Näin ollen matriisi B on matriisin A käänteismatriisi.

Tapa Työnpuolituslauseen nojalla riittää osoittaa, että jos A ja B ovat neliömatriiseja ja AB = I tai BA = I, niin tällöin A ja B ovat kääntyviä sekä A = B ja B = A. Nyt A, B M(, ), joten A ja B ovat neliömatriiseja. Vastaavasti kuin tavassa näemme, että AB = I, joten Työnpuolituslauseen nojalla matriisi B on matriisin A käänteismatriisi.. Ratkaistaan matriisiyhtälö Ax = b, missä x x = x ja b = 4. Koska edellisen kohdan nojalla A on kääntyvä x ja A = B, niin luentojen nojalla yhtälöllä Ax = b on yksikäsitteinen ratkaisu x = A b = Bb. Siis + x = Bb = 5 4 = 5 6 + =. + 4 Näin ollen vektori x = (,, ) on matriisiyhtälön ainoa ratkaisu.. Alkeismatriisit E, E ja E saadaan, kun yksikkömatriisiin I = tehdään vastavaat rivimuunnokset, mitkä alkeismatriiseilla kertomiset aiheuttaisivat. Kun yksikkömatriisissa vaihdetaan rivien kaksi ja neljä paikka, saadaan E =. Kun yksikkömatriisin. rivi kerrotaan luvulla, saadaan E =.

Kun yksikkömatriisin. rivi lisätään luvulla kerrottuna yksikkömatriisin riviin yksi, saadaan E =. 4. Alkeismatriisien käänteismatriisit ovat ne alkeismatriisit, joilla kertominen palauttaa alkeismatriin takaisin yksikkömatriisiksi. Jotta matriisista E saataisin yksikkömatriisi, niin sen. ja 4. rivin paikat pitäisi vaihtaa. Jos tämä muutos tehdään yksikkömatriisiin saadaan E eli E = E. Matriisi E saadaan muutettua yksikkömatriisiksi siten, että sen. rivi kerrotaan luvulla. Täten E =. Kun matriisin E. rivi kerrotaan luvulla ja lisätään. riviin, saadaan yksikkömatriisi. Täten E =. Nyt ja E E = = = I, E E = = = I E E = = = I. Täten Työnpuolituslauseen nojalla käänteismatriisit ovat oikeat.

5. Olkoon A = 4 5 6. Laajennettu kerroinmatriisi on 7 8 9 4 5 6 7 8 9 M ( ) M ( 6 ) A ( 4) A ( 7) 4 7 6 6 6 4 6 7 A ( ) 4 6 6. Koska vasemmalle puolelle saatiin nollarivi, niin matriisi A ei ole kääntyvä. 6. Olkoon A =. Laajennettu kerroinmatriisi on A ( ) A ( ) Täten A =. M ( ).

7. Olkoon A =. Laajennettu kerroinmatriisi on A ( ) A 4 ( ) A () A 4 () M ( ) M 4 ( ) A ( ) A 4 ( ) A 4 ( ) A ( ) P 4 P Täten A = 4 5 4 5. 4 5.

8. Olkoon A =. Tällöin a [A I] = A ( ) A a ( ) a A () M ( ). A () a a Jos a =, niin = a jolloin A ei ole olemassa. Jos a, niin a jolloin A =. a M ( a ) 9. Oletus: A, B M(k, n) ja C M(n, l). Väite: (A + B)C = AC + BC. a a,, a a a Todistus. Tarkistettu, että laskutoimitukset ovat voimassa ja molemmilta puolilta on saatu samankokoiset matriisit, joten väite on järkevä Tällöin, ja vain tällöin A + B M(k, n), (A + B)C M(k, l), AC M(k, l), BC M(k, l) ja AC + BC M(k, l) ovat määriteltyjä. Nyt lähdetty tarkastelemaan matriisin (A + B)C mielivaltaisen paikan ij alkiota ( ) (A + B)C ij käytetty matriisien kertolaskun määritelmää = (A + B) ip C pj p=

käytetty matriisien yhteenlaskun määritelmää = (A ip + B ip )C pj p= käytetty reaalilukujen osittelulakia = (A ip C pj + B ip C pj ) p= summat on kirjoitettu auki = A i C j + B i C j + A i C j + B i C j + + A in C nj + B in C nj summan termejä järjestelty reaalilukujen yhteenlaskun vaihdannaisuuden nojalla = A i C j + A i C j + + A in C nj + B i C j + B i C j + + B in C nj käytetty reaalilukujen liitännäisyyttä ja eroteltu sen nojalla kaksi summaa = A ip C pj + B ip C pj p= p= käytetty matriisien kertolaskun määritelmää = (AC) ij + (BC) ij käytetty matriisien yhteenlaskun määritelmää = (AC + BC) ij kaikilla i =,,, k ja j =,,, l. koska joka paikalla kahdessa matriisissa on samat alkiot, niin matriisit ovat samat Täten (A + B)C = AC + BC.