Разделы презентаций


ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГУМАНИТАРНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Матрицы и

Содержание

Раздел 1. Линейная алгебра.Линейная алгебра является необходимым инструментарием для компактного и эффективного описания и анализа экономико-математических моделей и методов.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ГУМАНИТАРНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Матрицы и действия над ними
Челябинск, 2018

ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГУМАНИТАРНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТМатрицы и действия над нимиЧелябинск, 2018

Слайд 2Раздел 1. Линейная алгебра.

Линейная алгебра является необходимым инструментарием для компактного

и эффективного описания и анализа экономико-математических моделей и методов.

Раздел 1.  Линейная алгебра.Линейная алгебра является необходимым инструментарием для компактного и эффективного описания и анализа экономико-математических

Слайд 3Тема 1. Матрицы
Понятие матрицы и основанный на нем раздел математики

– матричная алгебра – имеет важное значение для экономистов, так

как значительная часть математических моделей экономических объектов может быть записана в компактной матричной форме.
Матрицей называется прямоугольная таблица чисел, содержащая m строк одинаковой длины (или n столбцов одинаковой длины).
Матрица записывается следующим образом:










или где – элемент матрицы, i – ой строки и j – го

столбца,
где
i = 1,2…m
j = 1,2…n

Матрицы обозначаются прописными латинскими буквами.

Тема 1. Матрицы Понятие матрицы и основанный на нем раздел математики – матричная алгебра – имеет важное

Слайд 4Матрицу А называют матрицей размера и

пишут

Числа

, составляющие матрицу, называется ее элементами. Элементы, стоящие на диагонали, идущей из верхнего левого угла, образуют главную диагональ.

Матрицы равны между собой, если равны все соответствующие элементы этих матриц, т.е.,
А=В, если , где


Матрицу А называют матрицей размера     и пишут

Слайд 5Виды матриц
Если количество строк равно количеству столбцов, т.е. m=n, то

матрица называется квадратной.
Квадратную матрицу размера n × n называют

матрицей n-го порядка.



Если m = n, то матрица называется прямоугольной.



Виды матрицЕсли количество строк равно количеству столбцов, т.е. m=n, то матрица называется квадратной. Квадратную матрицу размера n

Слайд 6Квадратная матрица называется диагональной, если все элементы, не принадлежащие главной

диагонали, равны нулю.





Диагональная матрица, у которой все элементы главной

диагонали равны единице, называется единичной матрицей и обозначается символом Е.





Квадратная матрица называется диагональной, если все элементы, не принадлежащие главной диагонали, равны нулю. Диагональная матрица, у которой

Слайд 7Квадратная матрица называется треугольной, если все элементы, расположенные по одну

сторону от главной диагонали, равны нулю.
Матрица, все элементы которой равны

нулю, называется нулевой. Обозначается буквой О. Имеет вид:

В матричном исчислении матрицы О и Е играют роль чисел 0 и 1 в арифметике.

Квадратная матрица называется треугольной, если все элементы, расположенные по одну сторону от главной диагонали, равны нулю.Матрица, все

Слайд 8Матрица, содержащая один столбец или одну строку, называется вектором (или

вектор-столбец, или вектор-строка соответственно). Их вид:
Матрица размера 1 × 1,

состоящая из одного числа, отождествляется с этим числом, т.е. есть 5.
Матрица, содержащая один столбец или одну строку, называется вектором (или вектор-столбец, или вектор-строка соответственно). Их вид:Матрица размера

Слайд 9Матрица, полученная из данной заменой каждой ее строки столбцом с

тем же номером, называется матрицей транспонированной к данной. Обозначается

.

Так, если

Транспонированная матрица обладает следующим свойством: (АТ)Т = А.

Матрица, полученная из данной заменой каждой ее строки столбцом с тем же номером, называется матрицей транспонированной к

Слайд 10Действия над матрицами
Операция сложения матриц вводится только для матриц одинаковых

размеров.
Суммой двух матриц

и называется матрица такая, что

Записывают С=А+В.

Сложение

Все свойства сложения соответствуют вычитанию.

Вычитание

Действия над матрицамиОперация сложения матриц вводится только для матриц одинаковых размеров.Суммой двух матриц

Слайд 11Пример сложения и вычитания матриц
Даны матрицы:
Сумма матриц:
Разность матриц:

Пример сложения и вычитания матрицДаны матрицы: Сумма матриц: Разность матриц:

Слайд 12Умножение на число
Произведением матрицы

на число k называется матрица

такая, что
Записывают B=kA.

Пример:

Матрица – А= (-1)  А называется противоположной матрице А.

Умножение на числоПроизведением матрицы          на число k называется

Слайд 13Операции сложения, вычитания и умножения матрицы на число обладают следующими

свойствами:
А + В = В + А (коммутативность)
А +

(В + С) = (А + В) + С – ассоциативность
А + 0 = А
А – А = 0
1  А = А
  (А + В) = А + В – дистрибутивность
( + )  А = А + А
 (А) = ()  А

где А, В, С – матрицы,  и  – числа.

Операции сложения, вычитания и умножения матрицы на число обладают следующими свойствами: А + В = В +

Слайд 14Элементарные преобразования матриц
Элементарными преобразованиями матриц являются:
перестановка местами двух

параллельных рядов матрицы;
умножение всех элементов ряда матрицы на число,

отличное от нуля;
прибавление ко всем элементам ряда матрицы соответствующих элементов параллельного ряда, умноженных на одно и тоже число.

Две матрицы называются А и В эквивалентными, если одна из них получается из другой с помощью элементарных преобразований. Записывается А  В.
При помощи элементарных преобразований любую матрицу можно привести к матрице, у которой в начале главной диагонали стоят подряд несколько единиц, а все остальные элементы равны нулю. Такую матрицу называют канонической, например:

Элементарные преобразования матрицЭлементарными преобразованиями матриц являются:  перестановка местами двух параллельных рядов матрицы; умножение всех элементов ряда

Слайд 15Пример: Привести к каноническому виду матрицу
Решение: выполняя элементарные преобразования, получаем:

Пример: Привести к каноническому виду матрицуРешение: выполняя элементарные преобразования, получаем:

Слайд 16Произведение матриц
Произведением матрицы

на матрицу

называется матрица такая, что

т.е. элемент i-й строки и k-го столбца матрицы произведения С равен сумме произведений элементов i-строки матрицы А на соответствующие элементы k-го столбца матрицы В.
Получение элемента схематично изображается так:

i

k

Произведение матрицПроизведением матрицы

Слайд 17Если матрицы А и В квадратные одного размера, то произведения

АВ и ВА всегда существуют. Легко показать, что А 

Е = Е А=А, где А – квадратная матрица, Е – единичная матрица того же размера.
Пример:

Если матрицы А и В квадратные одного размера, то произведения АВ и ВА всегда существуют. Легко показать,

Слайд 18Пример:

.


Тогда произведение А В не определено, так как число столбцов матрицы А не совпадает с числом строк матрицы В. При этом определено произведение В × А, которое считают следующим образом:



Матрицы А и В называются перестановочными, если АВ = ВА. Умножение матриц обладает следующими свойствами:
А  (В  С) = (А  В)  С
А  (В + С) = АВ + АС
(А + В)  С = АС + ВС
(АВ) = (А)В

Пример:

Слайд 19Если, конечно, написанные суммы и произведения матриц имеют смысл.
Для операции

транспонирования верны свойства:
(А + В)Т = АТ + ВТ
(АВ)Т =

ВТ  АТ

Если, конечно, написанные суммы и произведения матриц имеют смысл.Для операции транспонирования верны свойства:(А + В)Т = АТ

Слайд 20Тема 2. Определители
Квадратной матрице А порядка n можно сопоставить число

det A (или А, или ), называемое

ее определителем, следующим образом:
n = 1.
n = 2.
n = 3.

Определитель матрицы А также называют детерминантом.

Тема 2. ОпределителиКвадратной матрице А порядка n можно сопоставить число det A (или А, или

Слайд 21Вычисление определителя 2-го порядка, иллюстрируется схемой:

Вычисление определителя 2-го порядка, иллюстрируется схемой:

Слайд 22Примеры:

Примеры:

Слайд 23При вычислении определителя 3-го порядка удобно пользоваться правилом треугольника (или

Саррюса), которое символически можно записать так:
(основания равнобедренных треугольников параллельны

главной диагонали)

(основания треугольников параллельны побочной диагонали)

При вычислении определителя 3-го порядка удобно пользоваться правилом треугольника (или Саррюса), которое символически можно записать так: (основания

Слайд 24Пример. Вычислить определитель третьего порядка
=5•1•(-3) + (-2)•(-4)•6 + 3•0•1

– 6•1•1 – 3•(-2)•(-3) – 0•(-4)•5 = –15+48–6–18 = 48–39=9.

Пример. Вычислить определитель третьего порядка =5•1•(-3) + (-2)•(-4)•6 + 3•0•1 – 6•1•1 – 3•(-2)•(-3) – 0•(-4)•5 =

Слайд 25Пример. Вычислить определитель с помощью
правила диагоналей
- -

- + + +
=5•1•(-3) + (-2)•(-4)•6 + 3•0•1

– (6•1•1+ 0•(-4)•5+ 3•(-2)•(-3)) = = –15+48 – (6+18) = 33–24=9.

=

Пример. Вычислить определитель с помощью правила диагоналей-  -   - + +  +=5•1•(-3) +

Слайд 261. Определитель не изменится, если его транспонировать:
Тема 2.2 Свойства определителей

1.	Определитель не изменится, если его транспонировать: Тема 2.2 Свойства определителей

Слайд 272. При перестановке двух строк или столбцов определитель изменит свой знак

на противоположный.

2.	При перестановке двух строк или столбцов определитель изменит свой знак на противоположный.

Слайд 283. Определитель с двумя одинаковыми строками или столбцами равен нулю.

3.	 Определитель с двумя одинаковыми строками или столбцами равен нулю.

Слайд 294. Общий множитель всех элементов строки или столбца можно вынести

за знак определителя.

4.	 Общий множитель всех элементов строки или столбца можно вынести за знак определителя.

Слайд 30Пример:

Пример:

Слайд 315. Если все элементы двух строк (или столбцов) определителя пропорциональны,

то определитель равен нулю.

5.	 Если все элементы двух строк (или столбцов) определителя пропорциональны, то определитель равен нулю.

Слайд 326. Если каждый элемент какого-либо ряда определителя представляет собой сумму

двух слагаемых, то такой определитель равен сумме двух определителей, в

первом из которых соответствующий ряд состоит из первых слагаемых, а во втором- из вторых слагаемых.
6.	 Если каждый элемент какого-либо ряда определителя представляет собой сумму двух слагаемых, то такой определитель равен сумме

Слайд 347. Если к какой-либо строке (или столбцу) определителя прибавить соответствующие

элементы другой строки (или столбца) , умноженные на одно и

то же число, то определитель не изменится.

×к

7.	 Если к какой-либо строке (или столбцу) определителя прибавить соответствующие элементы другой строки (или столбца) , умноженные

Слайд 368. Треугольный определитель равен произведению элементов главной диагонали.

8. Треугольный определитель равен произведению элементов главной диагонали.

Слайд 37Привести определитель к треугольному виду и вычислить его:
×(-2)
×(-5)
=
+

Привести определитель к треугольному виду и вычислить его:×(-2)×(-5)=+

Слайд 38Разложение определителя по элементам строки или столбца.
Минором

элемента det D называется такой новый определитель, который

получается из данного вычеркиванием i-ой строки и j-го столбца содержащих данный элемент.
Разложение определителя по элементам строки или столбца.Минором    элемента   det D называется такой

Слайд 40 Алгебраическим дополнением Aij элемента aij det D называется минор

Mij этого элемента, взятый со знаком
т.е.

Алгебраическим дополнением Aij элемента aij det D называется минор Mij этого элемента, взятый со знаком 	т.е.

Слайд 42Сумма произведений элементов любой строки (или столбца) определителя на их

алгебраические дополнения равна этому определителю.

Теорема:

Сумма произведений элементов любой строки (или столбца) определителя на их алгебраические дополнения равна этому определителю. 	Теорема:

Слайд 43разложение по i-ой строке:




разложение по j-му столбцу:

разложение по i-ой строке:	разложение по j-му столбцу:

Слайд 44Разложить данный определитель по элементам: 1) 3-ей строки;

2) 1-го столбца.




Разложить данный определитель по элементам:  1) 3-ей строки;  2) 1-го столбца.

Слайд 451) Разложим данный определитель по элементам 3-ей строки:




1) Разложим данный определитель по элементам 3-ей строки:

Слайд 472) Разложим данный определитель по элементам 1-го столбца:




2) Разложим данный определитель по элементам 1-го столбца:

Слайд 49Основные методы вычисления определителя.
1. разложение определителя по элементам строки или

столбца;

2. метод эффективного понижения порядка;

3. приведение определителя к треугольному виду.

Основные методы вычисления определителя.1. 	разложение определителя по 	элементам строки или столбца;2. 	метод эффективного понижения 	порядка;3. 	приведение определителя

Слайд 50Метод эффективного понижения порядка:

Вычисление определителя n-го порядка сводится к

вычислению одного определителя (n-1)-го порядка, сделав в каком-либо ряду все

элементы, кроме одного, равными нулю.
Метод эффективного понижения порядка: 	Вычисление определителя n-го порядка сводится к вычислению одного определителя (n-1)-го порядка, сделав в

Слайд 51×(-3)
×(-1)

×(-3)×(-1)

Слайд 53Вычислить определитель приведением его к треугольному виду.




×(-3)
×(-1)

Вычислить определитель приведением его к треугольному виду.						×(-3)×(-1)

Слайд 56Тема 3. Обратная матрица

Тема 3. Обратная матрица

Слайд 57
Квадратная матрица порядка n называется невырожденной, если её определитель

не равен нулю.






В противном случае (detA=0) матрица А называется вырожденной.






Квадратная матрица порядка n называется невырожденной, если её определитель не равен нулю.В противном случае (detA=0) матрица

Слайд 58Если А- квадратная матрица, то обратной по отношению к матрице

А называется матрица, которая будучи умноженной на А (как справа,

так и слева) даёт единичную матрицу.
Если А- квадратная матрица, то обратной по отношению к матрице А называется матрица, которая будучи умноженной на

Слайд 59Если обратная матрица существует, то матрица А называется обратимой.

Операция вычисления

обратной матрицы при условии, что она существует, называется обращением матрицы.


Если обратная матрица существует, то матрица А называется обратимой.Операция вычисления обратной матрицы при условии, что она существует,

Слайд 60 Теорема.

Для того, чтобы квадратная матрица А имела обратную, необходимо и

достаточно, чтобы матрица А была невырожденной (det А≠ 0).

Теорема.	Для того, чтобы квадратная матрица А имела обратную, необходимо и достаточно, чтобы матрица А была невырожденной (det

Слайд 61Нахождение обратной матрицы:
где




присоединенная матрица


Нахождение обратной матрицы:где

Слайд 62Чтобы найти обратную матрицу:
1. находят det A и убеждаются, что

det A ≠ 0;

2. находят алгебраические дополнения всех элементов матрицы

А и записывают новую матрицу А*;

3. транспонируют новую матрицу ;


4. умножают полученную матрицу на

Чтобы найти обратную матрицу:1. 	находят det A и убеждаются, что det A ≠ 0;2. 	находят алгебраические дополнения

Слайд 63Пример 1.
Найти матрицу, обратную к матрице А:

Пример 1. Найти матрицу, обратную к матрице А:

Слайд 641) находим определитель матрицы А:




1) находим определитель матрицы А:

Слайд 652) находим алгебраические дополнения всех элементов матрицы А:






2) находим алгебраические дополнения всех элементов матрицы А:

Слайд 67записываем новую матрицу:






3) транспонируем эту матрицу:

записываем новую матрицу:							3) транспонируем эту матрицу:

Слайд 684) умножим полученную матрицу на






4) умножим полученную матрицу на

Слайд 69Проверка:






Ответ:

Проверка: 							Ответ:

Слайд 70Решение матричных уравнений.

Решение матричных уравнений.

Слайд 71Пример 2.
Найти матрицу Х:

Пример 2. Найти матрицу Х:

Слайд 72Пример 3. Найти матрицу Х:

А
В

Пример 3. 	Найти матрицу Х: 	АВ

Слайд 76Проверка:

Проверка:

Слайд 77Ответ:

Ответ:

Слайд 78Пример 4. Показать, что


Пример 4. Показать, что

Слайд 79Пусть
Получили, что

Пусть  Получили, что

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика