Insinöörimatematiikka D

Samankaltaiset tiedostot
Insinöörimatematiikka D

Insinöörimatematiikka D

Insinöörimatematiikka D

Insinöörimatematiikka D

Insinöörimatematiikka D

Insinöörimatematiikka D

1.1. Määritelmiä ja nimityksiä

Insinöörimatematiikka D

Insinöörimatematiikka D

BM20A0700, Matematiikka KoTiB2

Insinöörimatematiikka D

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

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta I

Matriisien tulo. Matriisit ja lineaarinen yhtälöryhmä

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 =

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

Insinöörimatematiikka D

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

Insinöörimatematiikka D

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

Insinöörimatematiikka D

Insinöörimatematiikka D

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

Johdatus tekoälyn taustalla olevaan matematiikkaan

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

Käänteismatriisi 1 / 14

Ortogonaalinen ja ortonormaali kanta

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta I

(1.1) Ae j = a k,j e k.

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

Määritelmä 1. Olkoot V ja W lineaariavaruuksia kunnan K yli. Kuvaus L : V. Termejä: Lineaarikuvaus, Lineaarinen kuvaus.

Matematiikka B2 - TUDI

802320A LINEAARIALGEBRA OSA III

Yhteenlaskun ja skalaarilla kertomisen ominaisuuksia

Insinöörimatematiikka D

Liittomatriisi. Liittomatriisi. Määritelmä 16 Olkoon A 2 M(n, n). Matriisin A liittomatriisi on cof A 2 M(n, n), missä. 1) i+j det A ij.

9 Matriisit. 9.1 Matriisien laskutoimituksia

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

Matematiikka B2 - Avoin yliopisto

2.8. Kannanvaihto R n :ssä

Ennakkotehtävän ratkaisu

Lineaariset yhtälöryhmät ja matriisit

1 Matriisit ja lineaariset yhtälöryhmät

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

Matriisit ja vektorit Matriisin käsite Matriisialgebra. Olkoon A = , B = Laske A + B, , 1 3 3

Insinöörimatematiikka D

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

Lineaarikombinaatio, lineaarinen riippuvuus/riippumattomuus

Insinöörimatematiikka D, laskuharjoituksien esimerkkiratkaisut

Kuvaus. Määritelmä. LM2, Kesä /160

Insinöörimatematiikka D

Insinöörimatematiikka D

Insinöörimatematiikka D

5 Ominaisarvot ja ominaisvektorit

3.1 Lineaarikuvaukset. MS-A0007 Matriisilaskenta. 3.1 Lineaarikuvaukset. 3.1 Lineaarikuvaukset

802118P Lineaarialgebra I (4 op)

HY / Avoin yliopisto Lineaarialgebra ja matriisilaskenta II, kesä 2015 Harjoitus 1 Ratkaisut palautettava viimeistään maanantaina klo

Mika Hirvensalo. Insinöörimatematiikka D 2018

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

Mika Hirvensalo. Insinöörimatematiikka D 2015

Käänteismatriisin ominaisuuksia

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Laskuharjoitus 3 /

Lineaarikuvauksen R n R m matriisi

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

Ville Turunen: Mat Matematiikan peruskurssi P1 1. välikokeen alueen teoriatiivistelmä 2007

Determinantti 1 / 30

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

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

Insinöörimatematiikka D

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta II. LM2, Kesä /310

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

1. Normi ja sisätulo

Analyysi I (sivuaineopiskelijoille)

Lineaarialgebra (muut ko)

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Malliratkaisut 4 / vko 47

Ominaisarvo-hajoitelma ja diagonalisointi

Neliömatriisin adjungaatti, L24

Alkeismuunnokset matriisille, sivu 57

Osoita, että täsmälleen yksi vektoriavaruuden ehto ei ole voimassa.

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

Johdatus lineaarialgebraan. Juha Honkala 2017

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

Matriisialgebra harjoitukset, syksy 2016

Sisätuloavaruudet. 4. lokakuuta 2006

802320A LINEAARIALGEBRA OSA III

ominaisvektorit. Nyt 2 3 6

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

Ominaisarvoon 4 liittyvät ominaisvektorit ovat yhtälön Ax = 4x eli yhtälöryhmän x 1 + 2x 2 + x 3 = 4x 1 3x 2 + x 3 = 4x 2 5x 2 x 3 = 4x 3.

Inversio-ongelmien laskennallinen peruskurssi Luento 3

Talousmatematiikan perusteet: Luento 11. Lineaarikuvaus Matriisin aste Käänteismatriisi

6 MATRIISIN DIAGONALISOINTI

2.5. Matriisin avaruudet ja tunnusluvut

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

Ensi viikon luennot salissa X. Lineaarialgebra (muut ko) p. 1/66

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

Neliömatriisi A on ortogonaalinen (eli ortogonaalimatriisi), jos sen alkiot ovat reaalisia ja

Määritelmä Olkoon T i L (V i, W i ), 1 i m. Yksikäsitteisen lineaarikuvauksen h L (V 1 V 2 V m, W 1 W 2 W m )

802320A LINEAARIALGEBRA OSA III LINEAR ALGEBRA PART III

802320A LINEAARIALGEBRA OSA III

1. LINEAARISET YHTÄLÖRYHMÄT JA MATRIISIT. 1.1 Lineaariset yhtälöryhmät

Transkriptio:

Insinöörimatematiikka D M. Hirvensalo mikhirve@utu.fi V. Junnila viljun@utu.fi Matematiikan ja tilastotieteen laitos Turun yliopisto 2015 M. Hirvensalo mikhirve@utu.fi V. Junnila viljun@utu.fi Luentokalvot 4 1 of 13

Kertausta Matriisi A on kaavio A = A 11 A 12... A 1n A 21 A 22... A 2n...... A m1 A m2... A mn. Tyyppi m n: m riviä, n saraketta. A ij : matriisin alkiot A ij R: reaalinen matriisi A ij C: kompleksinen matriisi M. Hirvensalo mikhirve@utu.fi V. Junnila viljun@utu.fi Luentokalvot 4 2 of 13

Kertausta 1 n-matriisia A = (A 11 A 12... A 1n ) kutsutaan vaakavektoriksi tai rivivektoriksi. A 11 A 21 m 1-matriisia A = kutsutaan pystyvektoriksi tai. sarakevektoriksi. Huomautus A m1 Sekä pysty- että vaakavektori voidaan tulkita avaruuden R n (tai C n ) alkioksi. Näissä käytetään yleensä vain yksinkertaista indeksointia. M. Hirvensalo mikhirve@utu.fi V. Junnila viljun@utu.fi Luentokalvot 4 3 of 13

Kertausta Nollamatriisi O on matriisi, jonka kaikki alkiot ovat nollia Neliömatriisi on matriisi, jossa rivien määrä on sama kuin sarakkeiden määrä Diagonaalimatriisi on neliömatriisi D, jolle pätee i j D ij = 0. Identiteettimatriisi I n on diagonaalimatriisi, jonka kaikki diagonaalialkiot ovat ykkösiä. Transpoosi (A T ) ij = A ji. Neliömatriisi A on symmetrinen, jos A T = A. Matriisin A:n vastamatriisi A määritellään asettamalla ( A) ij = A ij. M. Hirvensalo mikhirve@utu.fi V. Junnila viljun@utu.fi Luentokalvot 4 4 of 13

Lineaarikuvaukset Funktio f : R n R m on lineaarinen, jos f (ax + by) = af (x) + bf (y) aina, kun x, y R n ja a ja b ovat skalaareita. Esimerkkejä Esimerkkejä monisteesta ja muualta. Seuraus Jos f : U V on lineaarinen, on f (0) = 0. Lisäksi f (a 1 x 1 + a 2 x 2 +... + a n x n ) = a 1 f (x 1 ) + a 2 f (x 2 )... + a n f (x n ). M. Hirvensalo mikhirve@utu.fi V. Junnila viljun@utu.fi Luentokalvot 4 5 of 13

Seuraus Huomautus Olkoon f : R n R m lineaarinen ja x = x 1 e 1 +... + x n e n, jolloin f (x) = x 1 f (e 1 ) +... + x n f (e n ). Huomautus Merkitsemällä y = f (x) ja a ij = f (e j ) i saadaan y i = f (e 1 ) i x 1 + f (e 2 ) i x 2 + + f (e n ) i x n = a i1 x 1 + a i2 x 2 +... + a in x n Kuvavektorin y koordinaatit y i ovat ensimmäisen asteen lausekkeita alkukuvan x koordinaateista. Tämä olisi voitu ottaa lineaarikuvauksen määritelmäksi. M. Hirvensalo mikhirve@utu.fi V. Junnila viljun@utu.fi Luentokalvot 4 6 of 13

Lineaarikuvaukset Jos y i = a i1 x 1 + a i2 x 2 +... + a in x n, on a 11 a 12... a 1n a 21 a 22... a 2n M f =...... a m1 a m2... a mn lineaarikuvauksen f : R n R m matriisi (luonnollisten kantojen suhteen). Koska a ij = f (e j ) i, niin voidaan huomata, että M f = ( f (e 1 ) T f (e 2 ) T... f (e n ) T ) Esimerkkejä Esimerkkejä monisteesta ja muualta. M. Hirvensalo mikhirve@utu.fi V. Junnila viljun@utu.fi Luentokalvot 4 7 of 13

Matriisit Jos A on tyyppiä r s ja B tyyppiä s t, on matriisien A ja B tulo r t-matriisi AB, missä Esimerkkejä (AB) ij = s A ik B kj. k=1 Esimerkkejä monisteesta ja muualta M. Hirvensalo mikhirve@utu.fi V. Junnila viljun@utu.fi Luentokalvot 4 8 of 13

Matriisit Lause On voimassa A(BC) = (AB)C A(B + C) = AB + AC (A + B)C = AC + BC a(ab) = (aa)b = A(aB) AO = OA = O AI = IA = A, (AB) T = B T A T, edellyttäen että vasemmat puolet ovat määriteltyjä. M. Hirvensalo mikhirve@utu.fi V. Junnila viljun@utu.fi Luentokalvot 4 9 of 13

Matriisit Huomautus Matriisitulo voidaan laskea lohkomuodossa: ( ) ( ) ( A1 A 2 B1 B 2 A1 B = 1 + A 2 B 3 A 1 B 2 + A 2 B 4 A 3 A 4 B 3 B 4 A 3 B 1 + A 4 B 3 A 3 B 2 + A 4 B 4 ) Jos A on neliömatriisi ja n {0, 1, 2,...}, määritellään { A 0 = I A n = A A... A (n kpl). M. Hirvensalo mikhirve@utu.fi V. Junnila viljun@utu.fi Luentokalvot 4 10 of 13

Matriisitulo n mukaan = a 11 a 12... a 1n a 21 a 22... a 2n...... a m1 a m2... a mn x 1 x 2. x n a 11 x 1 + a 12 x 2 +... + a 1n x n a 21 x 1 + a 22 x 2 +... + a 2n x n. a m1 x 1 + a m2 x 2 +... + a mn x n M. Hirvensalo mikhirve@utu.fi V. Junnila viljun@utu.fi Luentokalvot 4 11 of 13

Matriisitulo Matriisitulon merkitys Kun merkitään y i = a i1 x 1 + a i2 x 2 +... + a in x n, saadaan y 1 a 11 a 12... a 1n x 1 y 2. = a 21 a 22... a 2n x 2........ y m a m1 a m2... a mn x n Lause Lineaarikuvaus f : R n R m voidaan esittää muodossa f (x) = Ax, missä x on pystyvektori ja A on m n-matriisi. Matriisi A = A f on lineaarikuvauksen f matriisi luonnollisen kannan suhteen. M. Hirvensalo mikhirve@utu.fi V. Junnila viljun@utu.fi Luentokalvot 4 12 of 13

Matriisitulo Lineaarikuvausten yhdistäminen Olkoot f : R n R m ja g : R m R k lineaarikuvauksia, joiden matriisit ovat A f ja A g. Yhdistetty kuvaus g f : R n R k voidaan esittää muodossa (g f )(x) = g(f (x)) = A g (A f x) = (A g A f )x. Täten A g f = A g A f Huomautus Jos A on m n-matriisi, x n-pituinen pystyvektori ja y = Ax m-pituinen pystyvektori. Transponoimalla yhtälö y = Ax saadaan y T = x T A T. M. Hirvensalo mikhirve@utu.fi V. Junnila viljun@utu.fi Luentokalvot 4 13 of 13