Матрицы. Действия над матрицами. Определители и их свойства

Содержание

Слайд 2

Разделы математики 1.Линейная и векторная алгебра 2. Аналитическая геометрия 3.Функции. Дифференциальное

Разделы математики

1.Линейная и векторная алгебра
2. Аналитическая геометрия
3.Функции. Дифференциальное исчисление.
---------------------------------------------
4. Интегральное исчисление.
5.

Дифференциальные уравнения. Ряды.
6. Теория вероятностей и математическая статистика.
Слайд 3

ППИ,1 курс 1 семестр: 1 лекция (2 ч); практ.занятий (6 ч

ППИ,1 курс

1 семестр:
1 лекция (2 ч);
практ.занятий (6 ч и

зачет).
Контрольная работа, зачет
2 семестр:
3 лекции (6 ч);
3 практ. занятий (6 ч);
консультаций (3 ч).
Экзамен ( 6 ч)
Слайд 4

Балльно-рейтинговая система 1 курс Он-лайн 1 лекции 5 баллов (max 1*5=5);

Балльно-рейтинговая система 1 курс

Он-лайн 1 лекции 5 баллов (max 1*5=5);

3 лаб. занятия по 5 баллов(max 3*5=15);
Контрольная работа №1 задачи 1,3а,б.в,8 (max 60);
Защита-обсуждение занятий или кр (электронного варианта) max 10 баллов);
Зачетная работа до 20 баллов .
60 баллов и выше «Зачтено»,
Слайд 5

МАТЕМАТИКА Раздел 1. ЛИНЕЙНАЯ и ВЕКТОРНАЯ АЛГЕБРА Лекция № 1. Матрицы.

МАТЕМАТИКА Раздел 1. ЛИНЕЙНАЯ и ВЕКТОРНАЯ АЛГЕБРА Лекция № 1.

Матрицы. Действия над

матрицами. Определители и их свойства.
Слайд 6

ЛИТЕРАТУРА (ППИ) Худякова М.М., Фалькова О.Н, Основы высшей математики. Данко П.Е.,

ЛИТЕРАТУРА (ППИ)

Худякова М.М., Фалькова О.Н,
Основы высшей математики.
Данко П.Е., Попов

А.Г и др. Высшая математика в упражнениях и задачах, части I,II.
-------------------------------------------------------------------
Баврин И.И. Высшая математика.
Шолохович Ф.А. Высшая математика в кратком изложении.
Слайд 7

Учебные вопросы. 1. Линейные операции над матрицами. Произведение и транспонирование матриц.

Учебные вопросы.

1. Линейные операции над матрицами. Произведение и транспонирование матриц.
2.

Вычисление ранга матрицы путем приведения её к треугольному виду.
3. Метод Гаусса систем линейных алгебраических уравнений.
4.Построение выпуклого многоугольника.
Слайд 8

Введение в дисциплину Линейная алгебра – раздел алгебры, изучающий линейные и

Введение в дисциплину

Линейная алгебра – раздел алгебры, изучающий линейные и

векторные пространства. Исторически первым разделом линейной алгебры была теория линейных уравнений.
Именно в связи с решением систем линейных уравнений возникли понятия матрицы и определителя.
Слайд 9

1 Учебный вопрос. Линейные операции над матрицами. (Правило сложения , вычитания

1 Учебный вопрос. Линейные операции над матрицами. (Правило сложения , вычитания матриц.

Правило умножения матрицы на число.) Произведение и транспонирование матриц.
Слайд 10

Определение . Числовой матрицей размерности m×n называется прямоугольная таблица чисел состоящая

Определение . Числовой матрицей размерности m×n называется прямоугольная таблица чисел
состоящая из

m строк и n столбцов:
Числа называются элементами матрицы A,
i – номер строки, j – номер столбца, на пересечении которых стоит элемент aij.
Слайд 11

Принятые обозначения матрицы: Прописные буквы латинского алфавита A, B, C, …

Принятые обозначения матрицы:
Прописные буквы латинского алфавита A, B, C, …
Am×n ,если

хотят указать размерность матрицы.
Пример .
Матрица может состоять из одного столбца или из одной строки, и даже из одного элемента.
Слайд 12

Определение . Матрицы A и B называются равными матрицами, если они

Определение . Матрицы A и B называются равными матрицами, если они

одинаковой размерности и все их соответствующие элементы aij и bij равны, т.е. aij=bij.
Замечание. Равными могут быть только матрицы одинаковой размерности.
Слайд 13

Определение. Матрица называется квадратной матрицей, если число её строк равно числу

Определение. Матрица называется квадратной матрицей, если число её строк равно числу

её столбцов, т.е. m=n.
Определение. Главной диагональю квадратной матрицы называется линия, вдоль которой расположены элементы a11 , a22, a33, … , ann .
Определение. Матрица называется нулевой матрицей, если все её элементы равны нулю.
Слайд 14

Определение. Квадратная матрица называется диагональной матрицей, если на главной диагонали расположены

Определение. Квадратная матрица называется диагональной матрицей, если на главной диагонали расположены

числа, отличные от нуля, вне главной диагонали - нули.
Определение. Диагональная матрица, на главной диагонали которой стоят единицы, а остальные элементы – нули, называется единичной матрицей.
Слайд 15

Сложение и вычитание матриц Сложение и вычитание матриц определено только для

Сложение и вычитание матриц

Сложение и вычитание матриц определено только для матриц

одинаковой размерности.
Определение. Суммой (разностью) матриц Am×n и Bm×n одинаковой размерности является матрица Cm×n той же размерности, каждый элемент которой cij равен сумме (разности) соответствующих элементов этих матриц
Слайд 16

Пример . Даны матрицы Найти C=А +B. Решение

Пример . Даны матрицы
Найти C=А +B.
Решение

Слайд 17

Свойства сложения A+B=B+A (A+B)+C=A+(B+C) A+0=A, где O – нулевая матрица такой

Свойства сложения
A+B=B+A
(A+B)+C=A+(B+C)
A+0=A, где O – нулевая матрица такой же размерности, как

и матрица A.
Слайд 18

Умножение матрицы на число Это матрица, полученная умножением соответствующих элементов на данное число

Умножение матрицы на число

Это матрица, полученная умножением соответствующих элементов на данное

число
Слайд 19

Транспонирование матриц Определение. Матрицу AT называют транспонированной матрицей к данной матрице

Транспонирование матриц
Определение. Матрицу AT называют транспонированной матрицей к данной

матрице А, если элементы каждой строки матрицы А стали элементами столбцами матрицы AT под тем же номером.
Слайд 20

Умножение матриц Определение. Произведением матрицы Am×n на матрицу Bn×k называется матрица

Умножение матриц
Определение. Произведением матрицы Am×n на матрицу Bn×k называется

матрица
Cm×k= A·B , имеющая m строк и k столбцов, у которой элемент cij равен сумме произведений элементов i-й строки матрицы A и j-го столбца матрицы B.
Замечание:
Произведение матриц существует только для согласованных матриц, т.е. когда первый множитель имеет число столбцов, равное числу строк второго множителя.
Слайд 21

Пример умножения матриц

Пример умножения матриц

 

Слайд 22

Учебный вопрос. Определители второго и третьего порядков, их вычисление . (Правило

Учебный вопрос. Определители второго и третьего порядков, их вычисление . (Правило

вычисления определителя II порядка. Правило треугольников вычисления определителя III порядка .)
Слайд 23

 

Слайд 24

Если порядок матрицы равен трем (n =3), то определителем третьего порядка назовем число, вычисленное по формуле:

Если порядок матрицы равен трем (n =3), то определителем третьего порядка

назовем число, вычисленное по формуле:
Слайд 25

1 способ) Данную формулу можно запомнить приписав к определителю первые два

1 способ) Данную формулу можно запомнить приписав к определителю первые два

столбца.
Со знаком плюс берутся произведения элементов стоящих на главной диагонали и на диагоналях, параллельных к ней, со знаком минус – произведения элементов на побочной диагонали и диагоналей, параллельных к ней.
Слайд 26

Или, 2 способ) используем правило треугольников: В этой схеме плюс означает,

Или, 2 способ) используем правило треугольников:
В этой схеме плюс означает, что

произведения указанных элементов берутся со своими знаками, а минус – с противоположными.
Слайд 27

Пример. Вычислить определитель приписыванием первых двух столбцов Решение.

Пример. Вычислить определитель приписыванием первых двух столбцов
Решение.

Слайд 28

 

Слайд 29

Пример . Для определителя |A| укажем некоторые миноры и алгебраические дополнения:

Пример . Для определителя |A| укажем некоторые миноры и алгебраические дополнения:

 

 

Слайд 30

Учебный вопрос Свойства определителя.

Учебный вопрос
Свойства определителя.

Слайд 31

Свойства определителей. (дз) 1. При транспонировании матрицы ее определитель не изменяется:

Свойства определителей. (дз)
1. При транспонировании матрицы ее определитель не изменяется:
2.

При перестановке двух строк (столбцов) матрицы ее определитель меняет знак на противоположный.
3. Определитель с двумя равными или пропорциональными строками (или столбцами) равен нулю.
4. Если все элементы некоторой строки (столбца) определителя имеют общий множитель, то его можно вынести за знак определителя.
5. Определитель с нулевой строкой (или столбцом) равен нулю.
Слайд 32

Алгоритм вычисления определителя методом приведения его к треугольному виду.

Алгоритм вычисления определителя методом приведения его к треугольному виду.

Слайд 33

6. Определитель не изменится, если к элементам одной строки (столбца) прибавить

6. Определитель не изменится, если к элементам одной строки (столбца) прибавить

соответствующие элементы другой строки (столбца), умноженные на одно и то же число (не равное нулю).
7. Определитель диагональной матрицы равен произведению элементов на главной диагонали.
С помощью свойств 6-7 определитель можно привести к треугольному виду и легко вычислить. (долгий процесс)
Слайд 34

8.Определитель, все элементы i-ой строки (столбца) которого представляют сумму двух слагаемых,

8.Определитель, все элементы i-ой строки (столбца) которого представляют сумму двух слагаемых,

равна сумме двух определителей, все элементы которых, кроме i-ой строки (столбца), те же, что и в исходном, а в i-ой строке (столбце) первого определителя стоят первые слагаемые, в i-ой строке (столбце) второго определителя – вторые.
Слайд 35

Учебный вопрос . Разложение определителя по элементам строки или столбца матрицы (теорема Лапласа).

Учебный вопрос .
Разложение определителя по элементам строки или столбца матрицы (теорема

Лапласа).
Слайд 36

Определение. Определителем матрицы n-го порядка называется число, которое сопоставляется квадратной матрице

Определение. Определителем матрицы n-го порядка называется число, которое сопоставляется квадратной матрице

n-го порядка, получаемое по определенному правилу (Теорема Лапласа).
Слайд 37

Теорема Лапласа. Определитель матрицы n-го порядка равен сумме произведений элементов какой-либо

Теорема Лапласа.

Определитель матрицы n-го порядка равен сумме произведений элементов какой-либо строки

(или столбца) на их алгебраические дополнения.
Слайд 38

 

Слайд 39

Слайд 40

Слайд 41

Алгоритм вычисления определителя методом эффективного понижения порядка. 1) Выбрать «ряд» определителя

Алгоритм вычисления определителя методом эффективного понижения порядка.

1) Выбрать «ряд» определителя (строку

или столбец), содержащий нуль ( используя свойства определителей можем получить нуль ).
2) Вычислить алгебраические дополнения элементов этого «ряда».
3) Применить теорему Лапласа для вычисления данного определителя.
Слайд 42

Раздел 1. ЛИНЕЙНАЯ и ВЕКТОРНАЯ АЛГЕБРА Обратная матрица. Ранг матрицы. Основные

Раздел 1. ЛИНЕЙНАЯ и ВЕКТОРНАЯ АЛГЕБРА

Обратная матрица. Ранг матрицы. Основные сведения

о СЛУ. Методы решения СЛУ.
Слайд 43

ЛИТЕРАТУРА (ППИ) Данко П.Е., Попов А.Г и др. Высшая математика в

ЛИТЕРАТУРА (ППИ)

Данко П.Е., Попов А.Г и др. Высшая математика в упражнениях

и задачах, части I,II.
-------------------------------------------------------------------
Баврин И.И. Высшая математика.
Шолохович Ф.А. Высшая математика в кратком изложении.
Слайд 44

Учебный вопрос . Алгоритм отыскания обратной матрицы

Учебный вопрос .
Алгоритм отыскания обратной матрицы

Слайд 45

Определение. Квадратная матрица называется вырожденной матрицей, если её определитель равен нулю.

Определение. Квадратная матрица называется вырожденной матрицей, если её определитель равен нулю.

Квадратная матрица А называется невырожденной матрицей,
если | A | ≠ 0.
Определение. Матрица А-1 называется обратной матрицей к матрице A, если А-1∙A = A∙А-1 = E.
Слайд 46

Теорема об обратной матрице Если квадратная матрица А невырожденная, то существует

Теорема об обратной матрице

Если квадратная матрица А невырожденная, то существует обратная

матрица и находим ее по формуле
Слайд 47

Формула для обратной матрицы 3-его порядка:

Формула для обратной матрицы 3-его порядка:

Слайд 48

Алгоритм составления обратной матрицы: 1) 2)

Алгоритм составления обратной матрицы:
1)
2)

Слайд 49

Пример. Найти матрицу, обратную данной А =

Пример. Найти матрицу, обратную данной
А =

Слайд 50

Воспользуемся формулой

Воспользуемся формулой

Слайд 51

 

Слайд 52