Теорема 2:Сумма произведений элементов некоторой строки квадратной матрицы А на алгебраические дополнения соответствующих элементов другой строки равна нулю.
Теорема 100: Определитель, в котором все элементы одной из строк (столбцов), кроме одного, равны нулю равен произведению этого ненулевого элемента на его алгебраическое дополнение.
Пример 1 Найти определитель матрицы A:
Решение:
Задачи для решения
1 Найдите определитель 2-го порядка:
а) ; б) ; в) ; г) ;
д) ; е) .
2 Найдите определитель 3-го порядка:
а) ; б) ; в) ;
г) ; д) ; е)
ж) ; з) ; и) ;
к) л) м)
3 Найдите определитель 4-го порядка:
а) б) в) г)
д) е)
4 Найдите определитель 5-го порядка:
а) б) в)
5 Решите уравнения, пользуясь соответствующими свойствами определителя (не применяя правило Саррюса):
а) б) в)
г) д) е)
6 Вычислить определители, разложив их по элементам строки (столбца), содержащей буквы:
а) б) в)
7 Путем разложения по элементам третьей строки вычислить:
а) ; б) ; в)
Тема 3 Обратная матрица. Вырожденные и невырожденные матрицы. Обратная матрица и ее вычисление. Матричные уравнения
Пусть A – квадратная матрица.
Матрица B называется обратной к матрице A, если
Обратная матрица обозначается A-1 и .
Квадратная матрица обратима тогда и только тогда, когда она невырожденная, то есть её определитель не равен нулю. Для неквадратных матриц и вырожденных матриц обратных матриц не существует.
Уравнение вида называют простейшим матричным уравнением. Если A – квадратная невырожденная матрица, то решением такого уравнения будет матрица .
Если уравнение имеет вид , то .
Пример 1 Найти матрицу обратную данной:
Решение
1) Найдем определитель матрицы A.
Следовательно, матрица А невырожденная и имеет себе обратную.
2) Найдем алгебраические дополнения к элементам матрицы A.
3) Запишем A-1:
4) Выполним проверку:
Пример 2 Решить матричное уравнение:
Решение
Задачи для решения
1 Найти матрицу, обратную данной:
а) б) в) г) д)
е) ж) з) и)
к) л) м) н)
о) п) .
2 Решите матричное уравнение:
а) б)
в) г)
д) е)
ж) з)
и) к) .
Раздел 3 Системы линейных уравнений. Методы решения систем линейных уравнений
Тема 1 Решение системы n – линейных уравнений с n неизвестными в матричном виде
Пусть дана система линейных уравнений:
Рассмотрим матрицу, составленную из коэффициентов при неизвестных:
Матрица А коэффициентов при неизвестных называется главной матрицей системы.
Свободные члены и неизвестные можно записать в виде столбцевых матриц:
Тогда, используя правило умножение матриц, эту систему уравнений можно записать так:
или
A·X = B (1)
Равенство (1) называется матричным уравнением или системой уравнений в матричном виде.
Отсюда
Х = B.
Таким образом, чтобы решить систему уравнение, нужно:
1) Найти обратную матрицу .
2) Найти произведение обратной матрицы на матрицу-столбец свободных членов В, т. e. Х = B.
Пользуясь определением равных матриц, записать ответ.
Пример Решить систему уравнений:
Найдем обратную матрицу А-1.
D = = 5 2 2 + (-1) 3 4 + (-1) 1 3 — ((-1) 2 4 + 5 3 3 + 1 (-1) 2) =
= 20 — 12 — 3 — (- 8 + 45 — 2) = 5-35 = -30.
• = — 5; A21 = ; A31 =
A12 = A22 = ; A32 = ;
A13 = • ; A23 = A33 =
A-1 = = ;
Cделаем проверку:
A?A-1 = =E.
Находим матрицу Х.
Х = = А-1В = ? = .
Проверка:
(верно)
Решением системы является набор (1, 2, 3): x = 1; y = 2; z = 3.
1 Решить системы линейных уравнений матричным методом
а) б) в)
г) д) е)
2 Решить системы линейных уравнений
а) б)
в) г)
д) е)
Тема 2 Правило Крамера
Рассмотрим систему n линейных алгебраических уравнений с n неизвестными
Обозначим через ? и ?j определитель матрицы системы и определители, полученные из определителя ? заменой j-го столбца столбцом свободных членов системы:
Если определитель матрицы системы отличен от нуля, ??0, то решение системы определяется равенствами:
Пример Решим по правилу Крамера систему трех линейных уравнений с тремя неизвестными.
Запишем матрицу системы, столбец свободных членов и вычислим определитель матрицы системы:
.
Определитель матрицы системы отличен от нуля. Система имеет единственное решение. Вычислим его по формулам Крамера. Для этого найдем определители .
.
.
Проверим:
.
1 Решить систему линейных уравнений по правилу Крамера:
г) д) ж)
з) и)