background image

3.  Dziaùania na macierzach  

 

    Macierz¹ transponowan¹ 

macierzy 

A

 jest macierz 

A

T

 otrzymana poprzez zamian

ê 

wierszy na kolumny (lub kolumn na wiersze) z zachowaniem kolejno

œci. 

 

Macierz 

A

T

 nazywamy te

¿ krótko transpozycj¹ A

 

.......................................................................................... 

PRZYK£AD  

1. Dla macierzy 

8

6

6

5

0

2

A

 transpozycj

¹ 

jest macierz: 

8

6

0

6

5

2

T

A

 

2. Dla macierzy 

1

0

2

0

5

4

0

0

1

B

 transpozycj

¹ jest macierz 

1

0

0

0

5

0

2

4

1

T

B

.  

3. Dla macierzy 

2

1

4

2

2

2

0

3

3

2

5

1

i

i

i

i

i

i

C

 transpozycj

¹ jest macierz 

2

4

2

3

2

2

0

5

1

2

3

1

T

i

i

i

i

i

i

C

............................................................................................  

 

£atwo sprawdziã, ¿e

 transponowanie po raz kolejny macierzy transponowanej 

powoduje powr

ót do jej wyjœciowej postaci, tzn.: 

                                                                

                                                  

 

A

A

T

T

 

   Macierze,  kt

óre  nie 

ulegaj

¹  zmianie  podczas  transpozycji  nazywamy 

macierzami 

symetrycznymi

.

 Spe

ùniaj¹ one zale¿noœã:

 

                                                    

A

A

T

 

Przyk

ùadem macierzy symetrycznej jest macierz

 jednostkowa, bowiem 

I

I 

T

 

.......................................................................................... 

PRZYK£AD  

1. Macierz 

1

3

3

2

 jest macierz

¹ symetryczn¹, 

gdy

¿ 

1

3

3

2

1

3

3

2

T

.  

  transpozycja 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 

macierz 
symetryczna

  

 

id2100109 pdfMachine by Broadgun Software  - a great PDF writer!  - a great PDF creator! - http://www.pdfmachine.com  http://www.broadgun.com 

background image

2. Macierz  

i

i

i

i

i

2

5

3

0

3

5

2

0

2

1

 jest macierz

¹ symetryczn¹, gdy¿ 

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

2

5

3

0

3

5

2

0

2

1

2

5

3

0

3

5

2

0

2

1

T

.  

............................................................................................ 

 

   Mno¿enie macierzy przez liczbê 

polega na pomno

¿eniu ka¿dego elementu 

macierzy przez t

ê liczbê, co zapisujemy

 

  

ij

ij

a

c

a

c

 

 

....................................................................................... 

PRZYK£AD  

 1. Obliczy

ã  

2

1

3

0

2

1

2

.  

Rozwi

¹zanie

 

 

4

2

6

0

4

2

2

2

1

2

3

2

0

2

2

2

1

2

2

1

3

0

2

1

2

 

2. Obliczy

ã  

3

1

4

5

1

2

3

2

0

3

i

i

i

.  

Rozwi

¹zanie

 

9

3

12

3

15

3

6

3

9

6

0

3

3

1

3

4

3

5

3

1

3

2

3

3

3

2

3

0

3

3

1

4

5

1

2

3

2

0

3

i

i

i

i

i

i

i

i

i

.........................................................................................  

mno

¿enie

 

przez liczb

ê

 

 

   Dodawanie  dwóch  macierzy 

mo

¿na  wykonaã  wtedy,  gdy  maj¹  one  ten  sam 

wymiar. Dodaje si

ê wtedy odpowiadaj¹ce sobie elementy,  co zapisujemy

 

 

 

mxn

ij

ij

mxn

ij

mxn

ij

b

a

b

a

 

Dodawanie  macierzy  jest  przemienne  oraz 

ù¹czne. 

Natomiast  dodanie  do  macierzy 

dodawanie  
macierzy 
 

 

 

 

 

 

background image

macierzy  zerowej  odpowiedniego  wymiaru  nie  zmieni  wyniku  (m

ówimy  wtedy,  ¿e 

macierz zerowa jest elementem neutralnym dodawania macierzy).  

 

Wùasnoœci dodawania macierzy: 

1.

  

A + B = B + A

                                (przemienno

ϋ)

 

2.

  

(A + B) + C = A + (B + C)

              (

ù¹cznoœã)

 

3.

  

A

 

0 = A                                  (

jest tu macierz

¹ zerow¹)  

4.

  

(A + B)

A

T

 + B

T

 

 

.......................................................................................... 

PRZYK£AD  

 Dla macierzy 

3

2

4

5

0

1

A

2

1

4

0

2

3

B

0

1

2

4

5

2

C

 obliczy

ã:

 

a) 

A+

 

b) 

A+C

  

c)  

B+3C

T

  

d) 

2A3B

T

 

Rozwi

¹zanie

 

a) Dzia

ùanie  A+B

  jest  niewykonalne,  poniewa

¿  macierze  A

  i 

B

  maja  r

ó¿ne  wymiary 

(dodajemy macierze o takich samych wymiarach). 

 

b) 

3

3

2

1

5

1

0

3

1

2

2

4

4

5

5

0

2

1

0

1

2

4

5

2

3

2

4

5

0

1

C

A

 

 

c) 

T

3C

B

2

1

4

0

2

3

T

0

1

2

4

5

2

3

2

1

4

0

2

3

0

4

1

5

2

2

3

 

 

2

1

4

0

2

3

0

3

4

3

1

3

5

3

2

3

2

3

2

1

4

0

2

3

0

12

3

15

6

6

0

2

12

1

3

4

15

0

6

2

6

3

 

2

11

1

15

4

3

d) 

2A

3B

T

 

=

3

2

4

5

0

1

2

T

2

1

4

0

2

3

3

6

4

8

10

0

2

2

4

2

1

0

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

6

4

8

10

0

2

6

12

6

3

0

9

12

16

2

7

0

7

6

6

12

4

6

8

3

10

0

0

9

2

 

.......................................................................................... 

 

Macierze, kt

óre speùniaj¹ warunek 

 

A

A

T

 

nazywamy macierzami 

skoœnie symetrycznymi

 (lub 

macierzami antysymetrycznymi

).  

  

.......................................................................................... 

PRZYK£AD  

 

Macierz 

0

3

4

5

3

0

1

2

4

1

0

2

5

2

2

0

 jest przyk

ùadem macierzy skoœnie symetrycznej

, bowiem  

0

3

4

5

3

0

1

2

4

1

0

2

5

2

2

0

0

3

4

5

3

0

1

2

4

1

0

2

5

2

2

0

0

3

4

5

3

0

1

2

4

1

0

2

5

2

2

0

T

.......................................................................................... 

 

 

 

 

 

 

 

macierz 
sko

œnie

 

symetryczna 
 

 

 

 

 

   

Je

¿eli macierz A

 ma wymiar 

mn

, a macierz 

B

 ma wymiar 

n

x

k

, to ich

 

iloczyn

 

C

=

AB

 

b

êdzie miaù wymiar m

x

k

, przy czym elementy macierzy 

C

 wyznaczane s

¹ ze wzoru

:  

nj

in

j

i

j

i

j

i

ij

b

a

...

b

a

b

a

b

a

c

3

3

2

2

1

1

Powy

¿szy wzór mo¿na zapisaã krócej u¿ywaj¹c znaku „sigm

a

 

n

k

kj

ik

ij

b

a

c

1

Mno

¿enie dwóch macierzy A

 i 

B

 ma wi

êc 

wtedy sens, gdy macierz 

A

 ma tyle kolumn 

co  macierzy 

B

  wierszy.  Potocznie  mo

¿na  powiedzieã,  ¿e 

macierze  mno

¿y  siê 

mno

¿¹c „wiersz prze

z kolumn

ê” co ilustruje poni¿szy 

schemat: 

 

mno

¿enie 

 

macierzy 

background image

 

 

 

.

.

.

a

a

a

.

.

.

in

2

i

1

i

.

.

.

b

.

.

.

b

b

.

.

.

nj

j

2

j

1

.

.

.

.

.

.

c

.

.

.

.

.

.

ij

 

 ty wiersz 

 

 

 

 

 ta kolumna 

 

 

 

Mno

¿enie 

macierzy 

nie  jest  przemienne

,  ale  jest 

ù¹czne. 

Pomno

¿enie  macierzy 

przez  macierz  jednostkow

¹  odpowiedniego  wymiaru  nie 

zmieni  wyniku  (m

ówimy 

wtedy, 

¿e macierz 

jednostkowa jest elementem neutralnym mno

¿

enia  macierzy).  

 

Wùasnoœci iloczynu macierzy 

1.  (AB)C = A(BC)

                                                        (

ù¹cznoœã)

 

2.

   

(A+B)C = AC + BC

  oraz   

C(A+B) = CA + CB 

     (rozdzielno

œã) 

 

3.

    

AI = A 

 oraz  

 IA=A

 

4.

   

(A B)

B

T

 A

T

 

 

 

.......................................................................................... 

PRZYK£AD  

 Obliczy

ã 



2

5

3

4

3

2

4

0

2

1

 

Rozwi

¹zanie

 

   Pierwsza z macierzy w podanym iloczynie ma wymiar 3x2, za

œ druga jest macierz¹ 

kwadratowa  stopnia  drugiego.  Iloczyn 



2

5

3

4

3

2

4

0

2

1

  wi

êc  istnieje

  (pierwsza 

macierz  ma  dwie  kolumny,  a  druga  macierz  ma  dwa  wiersze).  Wynik    b

êdzie 

macierz

¹ o wymiarze 2x3.  

 

 

background image



2

5

3

4

3

2

4

0

2

1

0

23

8

20

1

16

6

6

15

8

8

0

20

0

4

3

10

4

2

3

3

2

5

3

4

2

2

4

3

0

5

4

4

0

2

2

3

1

5

2

4

1

 

.......................................................................................... 

 

PRZYK£AD  

Dla macierzy 

3

2

4

5

0

1

A

2

1

4

0

2

3

B

0

1

2

4

5

2

C

   

obliczy

ã:

     a) 

AB                         

b) 

AC

                              c)

 BC

 

Rozwi

¹zanie

 

a) 

2

2

2

3

3

2

2

3

4

2

2

4

1

3

0

2

3

4

2

5

4

0

2

1

1

5

0

0

3

1

2

1

4

0

2

3

3

2

4

5

0

1

x

x

x

AB

 

6

15

8

8

6

8

8

3

12

10

2

5

3

 

b)  iloczyn 

AC

  nie  istnieje,  bowiem  macierz 

A

  ma  3  kolumny,  a  macierz 

C

  ma  2 

wiersze 

c) 

3

3

3

2

2

3

0

2

4

1

1

2

5

1

2

2

2

1

0

4

4

0

1

4

5

0

2

4

2

0

0

2

4

3

1

2

5

3

2

2

2

3

0

1

2

4

5

2

2

1

4

0

2

3

x

x

x

BC

 

4

7

3

0

4

8

12

13

10

4

2

5

4

1

0

4

8

12

2

15

4

6

 

............................................................................................