Теория Матриц и Определителей (стр. 1 из 3)

Средняя школа № 45.

Город Москва.

Ученик 10 класса “Б” Горохов Евгений

Курсовая работа (черновик).

Введение в теорию матриц и определителей.

1996 год.

Оглавление......................................................................................................................................................

1. Матрицы.........................................................................................................................................................

1.1 Понятие матрицы....................................................................................................................................

1.2 Оновные операции над матрицами................................................................................................

2. Определители...........................................................................................................................................

2.1 Понятие определителя..........................................................................................................................

2.2 Вычисление определителей................................................................................................................

2.3 Основные свойства определителей................................................................................................

3. Системы линейных уравнений................................................................................................

3.1 Основные определения.........................................................................................................................

3.2 Условие совместности систем линейных уравнений...........................................................

3.3 Решение ситем линейных уравнений метедом Крамера.....................................................

3.4 Решение ситем линейных уравнений метедом Гаусса........................................................

4. Обратная матрица.................................................................................................................................

4.1 Понятие обратной матрицы................................................................................................................

4.2 Вычесление обратной матрицы........................................................................................................

Список литературы..................................................................................................................................

1. Матрицы.

1.1 Понятие матрицы.

Матрицей называется прямоугольная таблица из чисел, содержащая некоторое количество mстрок и некоторое количество nстолбцов. Числа m и n называются порядками матрицы. В случае, если m=n, матрица называется квадратной, а число m = n -- ее порядком.

1.2 Основные операции над матрицами.

Основными арифметическими операциями над матрицами являются умножение матрицы на число, сложение и умножение матриц.

Прежде всего договоримся считать матрицы равными, если эти матрицы имеют одинаковые порядки и все их соответствующие элементы совпадают.

Перейдем к определению основных операций над матрицами.

Сложение матриц: Суммой двух матриц, например: A и B, имеющих одинаковое количество строк и столбцов, иными словами, одних и тех же порядков m иnназывается матрица С = (Сij )( i = 1, 2, …m; j = 1, 2, …n ) тех же порядков m и n, элементы Cij которой равны.

Cij = Aij + Bij ( i = 1, 2, …, m; j = 1, 2, …, n ) ( 1.2 )

Для обозначения суммы двух матриц используется запись C = A + B.Операция составления суммы матриц называется их сложением

Итак по определению имеем :

+
=

Из определения суммы матриц, а точнее из формулы ( 1.2 ) непосредственно вытекает, что операция сложения матриц обладает теми же свойствами, что и операция сложения вещественных чисел, а именно :

1) переместительным свойством : A + B = B + A

2) сочетательным свойством : (A + B) + C = A + (B + C)

Эти свойства позволяют не заботиться о порядке следования слагаемых матриц при сложении двух или большего числа матриц.

Умножение матрицы на число :

Произведением матрицы A = (Aij) ( i = 1, 2, …, m; j = 1, 2, …, n ) на вещественное число

называется матрица C = (Cij) ( i = 1, 2, … , m; j = 1, 2, …, n ), элементы которой равны

Cij =

Aij ( i = 1, 2, …, m; j = 1, 2, …, n ). (1.3)

Для обозначения произведения матрицы на число используется запись C =

A или C = A
.Операция составления произведения матрицы на число называется умножением матрицы на это число.

Непосредственно из формулы (1.3) ясно, что умножение матрицы на число обладает следующими свойствами :

1) распределительным свойством относительно суммы матриц:

(A + B) =
A +
B

2) сочетательным свойством относительно числового множителя:

(

)A =
(
A)

3) распределительным свойством относительно суммы чисел :

(

+
) A =
A +
A.

Замечание : Разностью двух матрицAиB одинаковых порядков естественно назвать такую матрицуC тех же порядков, которая в сумме с матрицей B дает матрицу A. Для обозначения разности двух матриц используется естественная запись : C = A – B.

Перемножение матриц :

Произведением матрицы A = (Aij) ( i = 1, 2, …, m; j = 1, 2, …, n ), имеющей порядки соответственно равные m и n, на матрицу B = (Bij) ( i = 1, 2, …, n;

j = 1, 2, …, p ), имеющую порядки соответственно равные n иp, называется матрица C = (Сij) ( i = 1, 2, … , m; j = 1, 2, … , p ), имеющая порядки, соответственно равные m и p, и элементы Cij, определяемые формулой

Cij =

( i = 1, 2, …, m; j = 1, 2, …, p ) (1.4)

Для обозначения произведения матрицы A на матрицуB используют запись

C = AB. Операция составления произведения матрицы Aна матрицуBназывается перемножением этих матриц. Из сформулированного выше определения вытекает, что матрицу A можно умножить не на всякую матрицу B: необходимо чтобы число столбцов матрицыA было равно числу строк матрицыB. Для того чтобы оба произведенияAB иBA не только были определены, но и имели одинаковый порядок, необходимо и достаточно, чтобы обе матрицы Aи B были квадратными матрицами одного и того же порядка.

Формула (1.4) представляет собой правило составления элементов матрицы C,

являющейся произведением матрицы A на матрицуB. Это правило можно сформулировать и словесно : Элемент Cij, стоящий на пересечении i-й строки и j-го столбца матрицы C = AB, равенсумме попарных произведений соответствующих элементов i-й строкиматрицы A и j-го столбца матрицы B. В качестве примера применения указанного правила приведем формулу перемножения квадратных матриц второго порядка

Из формулы (1.4) вытекают следующие свойства произведения матрицы A на матрицу B :

1) сочетательное свойство : (AB) C= A (BC);

2) распределительное относительно суммы матриц свойство :

(A + B) C = AC + BCили A (B + C) = AB + AC.

Вопрос о перестановочном свойстве произведения матриц имеет смысл ставить лишь для квадратных матриц одинакового порядка. Элементарные примеры показывают, что произведений двух квадратных матриц одинакового порядка не обладает, вообще говоря, перестановочным свойством. В самом деле, если положить

A =

, B =
, то AB =
, а BA =

Те же матрицы, для произведения которых справедливо перестанавочное свойство, принято называть коммутирующими.