Macierze

Macierz jest to prostokątna tablica liczb. Macierz składa się z wierszy i kolumn.

2 5  

1

Przykład:





0

3

,

0

3

Ta macierz ma 2 wiersze i 3 kolumny.

Mówimy, że ma wymiar „2 na 3”, co zapiszemy: 2 x 3.

Dodawanie macierzy

Założenie: Dane są macierze A oraz B o tych samych wymiarach.

Macierz A + B jest to macierz otrzymana przez dodawanie do siebie wyrazów znajdujących się w danych macierzach na tych samych miejscach.

Macierz A + B ma ten sam wymiar, co macierze A i B.

3 4 

2 3

Przykład. Dane są macierze:









A  2 1 ,

B 





5 2

0 

5

2 0

3  2 4  3  5 7

Wówczas:



 



A  B  2  5 1  2 



 7 

3

0  2 5  0 2 

5

Odejmowanie macierzy

Założenie: Dane są macierze A oraz B o tych samych wymiarach.

Macierz A  B jest to macierz otrzymana przez odejmowanie od siebie wyrazów znajdujących się w danych macierzach na tych samych miejscach.

Macierz A  B ma ten sam wymiar, co macierze A i B.

3 4 

2 3

Przykład. Dane są macierze:









A  2 1 ,

B 





5 2

0 

5

2 0

3  2 4  3   1

1 

Wówczas:



 



A  B  2  5 1 2 



  3 1

0  2 5  0  2



5

Mnożenie liczby przez macierz

Założenie: Dana jest dowolna liczba k i dowolna macierz A.

Macierz k  A jest to macierz otrzymana przez pomnożenie każdego wyrazu macierzy A przez liczbę k.

Macierz k  A ma ten sam wymiar, co macierz A.

3 4

Przykład. Dana jest liczba 4 i macierz A  



2 

1

4 3 4  4 12 16

Wówczas: 4  A 





 



2  4 1 4   8 4 

Mnożenie wiersza przez kolumnę

Założenie: Dane są macierze A oraz B takie, że macierz A ma tyle kolumn, co macierz B wierszy.

Mnożenie wiersza przez kolumnę polega na mnożeniu kolejnych elementów wiersza przez odpowiednie elementy kolumny i sumowaniu wyników. Wynikiem tego mnożenia jest liczba.

2 3

3 4 1

Przykład. Dane są macierze:





A 

,

B 





5 2

2 1 

3

2 0

Pomnożymy (przykładowo) drugi wiersz macierzy A przez pierwszą kolumnę macierzy B:

IIw x Ik = 2  2 1 5  3 2  4  5  6 15

Mnożenie macierzy przez macierz

Założenie: Dane są macierze A oraz B takie, że macierz A ma tyle kolumn, co macierz B wierszy.

Mnożenie macierzy A przez macierz B polega na pomnożeniu każdego wiersza macierzy A przez każdą kolumnę macierzy B.

Otrzymana w ten sposób macierz ma tyle wierszy, co macierz A i tyle kolumn, co macierz B.

2 3

3 4 1

Przykład. Dane są macierze:





A 

,

B 





5 2

2 1 

3

2 0

3 2  4 5 1 2 33  4  2 1 0 28 17

A  B 





 



2  2 15  3 2 2 3 1 2  3 0 15 8 

Przykład. Pomnożymy te macierze w odwrotnej kolejności

2 3

23  3 2

2  4  31

2 1 3 3 



 3 4 1  



B  A  5 2 

 53  2 2

5  4  2 1

5 1 2  3 



 

 



2 1



3

2 0

23 02 24  01 21 0 

3

12 11



11





 19 22 

11

 6

8

2

Wniosek. Mnożenie macierzy nie jest przemienne: A B  B  A

Uwaga. Może się zdarzyć, że jedno z tych mnożeń można wykonać, a drugiego – nie, np. gdy macierz A ma wymiar 3x4, zaś macierz B ma wymiar 4x5, to wynikiem mnożenia A  B jest macierz o wymiarze 3x5. Mnożenia B  A nie można wykonać, gdyż liczba kolumn macierzy B jest inna niż liczba wierszy macierzy A.