5.1.2. Các tính chất cơ bản của phép nhân hai ma trận
Phép nhân ma trận với ma trận có các tính chất cơ bản sau đây. Chúng tôi bỏ qua phần
chứng minh. Bạn cần đọc kỹ để hiểu chính xác nội dung của các tính chất đó.
(1) Tính chất kết hợp:
(AB)C = A(BC)
Trong đó A, B, C là ba ma trận bất kỳ thỏa mãn điều kiện: số cột của A bằng số
dòng của B và số cột B bằng số dòng của C. Do phép nhân có tính chất kết hợp,
khi viết tích của ba hoặc nhiều ma trận ta có thể bỏ các dấu ngoặc.
(2) Tính chất phân phối của phép nhân hai ma trận đối với phép cộng:
A(B + C) = AB + AC, (B + C)D = BD + CD
Trong đó B và C là hai ma trận cùng cấp có số dòng bằng số cột của ma trận A và
số cột bằng số dòng của ma trận D.
(3) Với A, B là hai ma trận sao cho tích AB có nghĩa và α là một số bất kỳ ta luôn có:
α(AB) = (αA)B = A(αB)
Tính chất này cho ta một quy tắc: Khi nhân một số với tích của hai ma trận ta có
thể nhân số đó với một trong hai ma trận đó.
(4) Tính chất nhân với ma trận đơn vị
AE = A, EB = B
Đặc biệt, trong tập hợp các ma trận vuông cùng cấp ta luôn có:
AE = EA = A
(5) Ma trận chuyển vị của ma trận AB (khi tích AB có nghĩa) bằng tích của ma trận
chuyển vị của B với ma trận chuyển vị của A:
(AB)’ = B’A’
(6) Định thức của tích các ma trận vuông cùng cấp bằng tích các định thức của chúng:
AB = A . B
14 trang |
Chia sẻ: thanhle95 | Lượt xem: 555 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Bài giảng môn Toán cao cấp cho các nhà kinh tế 1 - Bài 5: Phép nhân ma trận và ma trận nghịch đảo, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Bài 5: Phép nhân ma trận và ma trận nghịch đảo
54 TXTOCB02_Bai5_v1.0014104226
Hướng dẫn học
Để học tốt bài này, sinh viên cần tham khảo các phương pháp học sau:
Học đúng lịch trình của môn học theo tuần, làm các bài luyện tập đầy đủ và tham gia
thảo luận trên diễn đàn.
Đọc tài liệu:
1. Giáo trình Toán cao cấp cho các nhà kinh tế, phần I: Đại số tuyến tính, NXB Đại
học KTQD, 2012.
2. Bộ môn toán cơ bản, 2009, Bài tập toán cao cấp cho các nhà kinh tế, NXB
Thống kê.
3. Nguyễn Đình Trí, Tạ Văn Đĩnh, Nguyễn Hồ Quỳnh, 2008, Toán cao cấp 1, NXB
Giáo dục.
4. Alpha C.Chiang, 1995, Fundamental Methods of Mathematical Economics, Third
edition, Mc. Graw–Hill, Inc.
5. Michael Hoy, John Livernois, Chris Mc Kenna, Ray Rees, Thanasis Stengo S,
2001, Mathematics for Economics, The MIT Press Cambrige, Massachusetts,
London, England.
Sinh viên làm việc theo nhóm và trao đổi với giảng viên trực tiếp tại lớp học hoặc
qua email.
Tham khảo các thông tin từ trang Web môn học.
Nội dung
Phép nhân ma trận với ma trận;
Ma trận nghịch đảo;
Ứng dụng của ma trận nghịch đảo.
Mục tiêu
Sinh viên nắm được định nghĩa phép hệ phương trình Cramer.
Hiểu và áp dụng thành thạo việc giải hệ phương trình Cramer theo hai phương pháp:
Phương pháp ma trận nghịch đảo và phương pháp Cramer.
Nắm được mô hình cân bằng thị trường. Áp dụng được vào bài tập.
Nắm được mô hình cân bằng kinh tế vĩ mô và áp dụng được vào các bài tập liên quan.
BÀI 5 PHÉP NHÂN MA TRẬN VÀ MA TRẬN NGHỊCH ĐẢO
Bài 5: Phép nhân ma trận và ma trận nghịch đảo
TXTOCB02_Bai5_v1.0014104226 55
Tình huống dẫn nhập
Tính doanh thu của một cửa hàng
Một cửa hàng gạo chuyên kinh doanh ba mặt hàng: gạo Bắc Hương, gạo Tám Điện Biên và gạo
Tám Thái Lan với giá tương ứng là 18.000 đồng/1kg; 20.000 đồng/1kg và 19.000 đồng/1kg.
Trong 3 tháng đầu năm, cửa hàng bán được số lượng cụ thể như sau:
Đơn vị: kg
Tháng
Loại gạo
1 2 3
Bắc Hương 345 340 350
Tám Điện Biên 315 330 370
Tám Thái Lan 430 425 425
Hãy sử dụng ma trận, tính doanh thu của cửa hàng trong từng tháng.
Bài 5: Phép nhân ma trận và ma trận nghịch đảo
56 TXTOCB02_Bai5_v1.0014104226
5.1. Phép nhân ma trận với ma trận
5.1.1. Định nghĩa phép nhân hai ma trận
Cho hai ma trận:
11 12 1p11 12 1n
21 22 2p21 22 2n
n1 n2 npm1 m1 mn
b b ... aa a ... a
b b ... aa a ... a
A = , B =
... ... ... ...... ... ... ...
b b ... aa a ... a
Trong đó ma trận A có số cột bằng số dòng của ma trận B.
Định nghĩa: Tích của ma trận A và ma trận B là một ma trận cấp m×p, ký hiệu là AB
và được xác định như sau
11 12 1p
21 22 2p
m1 m2 mp
c c ... c
c c ... c
AB =
... ... ... ...
c c ... c
Trong đó:
cij = ailblj + ai2b2j + + ainbnj
(i = 1, 2, , m; j = 1, 2, , p)
Để thực hiện phép nhân ma trận với ma trận theo định nghĩa trên bạn cần lưu ý mấy
điểm sau đây:
Tồn tại tích AB khi và chỉ khi số cột của ma trận đứng trước (ma trận A) bằng số dòng
của ma trận đứng sau (ma trận B);
Cấp của ma trận AB (khi có nghĩa): Ma trận AB có số dòng bằng số dòng của ma trận
A và số cột bằng số cột của ma trận B.
Tính các phân tử của ma trận AB; Phần tử cij thuộc dòng i và cột j của ma trận AB là
tích của dòng thứ i của ma trận A với cột thứ j của ma trận B theo quy tắc nhân một
dòng với một cột như sau:
1
2
1 2 n 1 1 2 2 n n
n
y
y
[x x ... x ] = x y + x y + + x y
y
Ví dụ 1: Cho 2 ma trận
3 1 2 0 2 5 1
A = 2 5 4 , B = 1 3 0 1
1 0 3 5 1 4 1
Trong trường hợp này tích AB có nghĩa vì số cột của A và số dòng của B cùng 3,
nhưng tích BA không có nghĩa vì số cột của B (ma trận đứng trước) bằng 4, trong khi
số dòng của A (ma trận đứng sau) bằng 3.
Bài 5: Phép nhân ma trận và ma trận nghịch đảo
TXTOCB02_Bai5_v1.0014104226 57
Ma trận AB là một ma trận cấp 3×4:
11 12 13 14
21 22 23 24
31 32 33 34
c c c c
AB = c c c c
c c c c
Để tính các phần tử thuộc dòng thứ nhất của AB ta lấy dòng thứ nhất của A nhân lần
lượt với các cột của B theo quy tắc nhân một dòng với một cột:
11
0
c = 3 1 2 1 = 3.0 + 1.1 + ( 2).( 5) = 11
5
12
2
c = 3 1 2 3 = 3.2 + 1.3 + ( 2).( 1) = 11
1
13
5
c = 3 1 2 0 = 3.( 5) + 1.0 + ( 2).4 = 23
4
14
1
c = 3 1 2 1 = 3.1 + 1.( 1) + ( 2).1 = 0
1
Để tính các phần tử thuộc dòng thứ hai của AB ta lấy dòng thứ hai của A nhân lần
lượt với các cột của B:
21
22
23
24
c = 2.0 + 5.1 + 4.( 5) = 15
c = 2.2 + 5.3 + 4.( 1) = 15
c = 2.( 5) + 5.0 + 4.4 = 6
c = 2.1 + 5.( 1) + 4.1 = 1
Để tính các phần tử thuộc dòng thứ ba của AB ta lấy dòng thứ ba của A nhân lần lượt
với các cột của B
31
32
33
34
c = ( 1).0 + 0.1 + ( 3).( 5) = 15
c = ( 1).2 + 0.3 + ( 3).( 1) = 1
c = ( 1).( 5) + 0.0 + ( 3).4 = 7
c = ( 1).1 + 0.( 1) + ( 3).1= 4
Kết quả là:
11 11 23 0
AB = 15 15 6 1
15 1 7 4
Bài 5: Phép nhân ma trận và ma trận nghịch đảo
58 TXTOCB02_Bai5_v1.0014104226
Ví dụ 2: Cho 2 ma trận:
2 1 1 1 2 0
A = 0 8 5 , B = 4 7 1
5 6 2 5 2 1
Hai ma trận đã cho là hai ma trận vuông cấp 3. Theo quy tắc nhân ma trận thì AB và
BA cũng có nghĩa và cả hai tích đó đều là ma trận vuông cấp 3. Bạn hãy tự tính toán
các phần tử của các ma trận tích và đối chiếu với các kết quả sau đây:
3 13 0 2 15 9
AB = 7 66 3 , BA = 2 66 41 .
19 36 4 5 5 3
Chú ý: Trong phạm vi các ma trận vuông cùng cấp ta có thể nhân hai ma trận bất kỳ
và tích của hai ma trận vuông cấp n là một ma trận vuông cấp n. Tuy nhiên, ngay cả
trong phạm vi các ma trân vuông cùng cấp phép nhân ma trận không có tính chất giao
hoán (ví dụ trên là một trường hợp AB ≠ BA).
5.1.2. Các tính chất cơ bản của phép nhân hai ma trận
Phép nhân ma trận với ma trận có các tính chất cơ bản sau đây. Chúng tôi bỏ qua phần
chứng minh. Bạn cần đọc kỹ để hiểu chính xác nội dung của các tính chất đó.
(1) Tính chất kết hợp:
(AB)C = A(BC)
Trong đó A, B, C là ba ma trận bất kỳ thỏa mãn điều kiện: số cột của A bằng số
dòng của B và số cột B bằng số dòng của C. Do phép nhân có tính chất kết hợp,
khi viết tích của ba hoặc nhiều ma trận ta có thể bỏ các dấu ngoặc.
(2) Tính chất phân phối của phép nhân hai ma trận đối với phép cộng:
A(B + C) = AB + AC, (B + C)D = BD + CD
Trong đó B và C là hai ma trận cùng cấp có số dòng bằng số cột của ma trận A và
số cột bằng số dòng của ma trận D.
(3) Với A, B là hai ma trận sao cho tích AB có nghĩa và α là một số bất kỳ ta luôn có:
α(AB) = (αA)B = A(αB)
Tính chất này cho ta một quy tắc: Khi nhân một số với tích của hai ma trận ta có
thể nhân số đó với một trong hai ma trận đó.
(4) Tính chất nhân với ma trận đơn vị
AE = A, EB = B
Đặc biệt, trong tập hợp các ma trận vuông cùng cấp ta luôn có:
AE = EA = A
(5) Ma trận chuyển vị của ma trận AB (khi tích AB có nghĩa) bằng tích của ma trận
chuyển vị của B với ma trận chuyển vị của A:
(AB)’ = B’A’
(6) Định thức của tích các ma trận vuông cùng cấp bằng tích các định thức của chúng:
AB = A . B
Bài 5: Phép nhân ma trận và ma trận nghịch đảo
TXTOCB02_Bai5_v1.0014104226 59
Chú ý:
Tính chất thứ sáu có thể mở rộng cho tích của một số hữu hạn các ma trận vuông
cùng cấp:
1 2 n 1 2 nA A ...A = A . A ... A
Đối với ma trận vuông, ta có thể sử dụng ký hiệu lũy thừa nguyên dương như sau:
A2 = AA, A3 = AAA, An = AAA (n lần)
Từ tính chất 6 suy ra:
nnA = A
5.2. Ma trận nghịch đảo
5.2.1. Khái niệm ma trận nghịch đảo
Như ta đã biết, trong tập hợp tất cả các số thực số 1 giữ vai trò phần tử trung hòa của
phép nhân (a.1 = a, a R) và được gọi là số đơn vị. Trong tập hợp tất cả các ma trận
vuông cùng cấp, ma trận đơn vị E cũng có vai trò tương tự:
AE = EA = A
Trong số học, số nghịch đảo của một số thực a ≠ 0 là số thực a–1 thỏa mãn điều kiện
a.a–1 = 1. Khái niệm ma trận nghịch đảo của ma trận vuông cũng được định nghĩa
tương tự.
Định nghĩa: Ma trận nghịch đảo của một ma trận vuông A là một ma trận vuông X
(cùng cấp với A) thỏa mãn điều kiện:
AX = XA = E
Chú ý rằng khái niệm ma trận nghịch đảo chỉ áp dụng cho ma trận vuông.
Từ định nghĩa ta suy ra rằng nếu ma trận vuông A có ma trận nghịch đảo thì nó chỉ có
một ma trận nghịch đảo duy nhất.
Thật vậy, giả sử X và Y cùng là ma trận nghịch đảo của ma trận A, tức là:
AX = XA = E và AY = YA = E
Khi đó ta có:
X(AY) = XE = X và (XA)Y = EY = Y
Do phép nhân ma trận có tính chất kết hợp nên từ hai đẳng thức này suy ra X = Y
Như vậy, nếu ma trận vuông A có ma trận nghịch đảo thì ma trận nghịch đảo của nó
được xác định duy nhất. Ta sẽ dùng ký hiệu A–1 để chỉ ma trận nghịch đảo của ma trận
A. Theo định nghĩa ta có:
AA–1 = A–1A = E
Nếu ma trận A có ma trận nghịch đảo thì ta còn nói A là ma trận không suy biến.
5.2.2. Ma trận phụ hợp của ma trận vuông
Trước khi đề cập đến điều kiện tồn tại ma trận nghịch đảo ta đưa vào khái niệm sau:
Định nghĩa: Ma trận phụ hợp của một ma trận vuông cấp n
Bài 5: Phép nhân ma trận và ma trận nghịch đảo
60 TXTOCB02_Bai5_v1.0014104226
11 12 1n
21 22 2n
n1 n2 nn
a a ... a
a a ... a
A=
... ... ... ...
a a ... a
là ma trận vuông cấp n, ký hiệu là A*, có phần tử thuộc dòng i và cột j là phần bù đại
số của phần tử aji của ma trận A:
11 21 n1
12 22 n2* *
ij n x n
1n 2n nn
A A ... A
A A ... A
A = a =
... ... ... ...
A A ... A
(5.1)
Để lập ma trận phụ hợp A* của ma trận vuông A ta phải tính phần bù đại số Aij của tất
cả các phần tử aij và xếp Aij vào dòng j, cột i của A*.
Ví dụ: Lập ma trận phụ hợp của ma trận
3 2 2
A = 1 2 5
7 6 2
Giải: Trước hết ta tính phần bù đại số của tất các các phần tử
11 12 13
2 5 1 5 1 2
A = + = 26, A = = 33, A = + = 8
6 2 7 2 7 6
21 22 23
2 2 3 2 3 2
A = = 16, A = + = 20, A = = 4
6 2 7 2 7 6
31 32 33
2 2 3 2 3 2
A = = 14, A = = 17, A = + = 4
2 5 1 5 1 2
Ma trận phụ hợp của ma trận A là:
11 21 31
*
12 22 32
13 23 33
A A A 26 16 14
A = A A A = 33 20 17
A A A 8 4 4
Giữa ma trận vuông A và ma trận phụ hợp của nó có mối liên hệ với nhau thể hiện ở
định lý sau:
Định lý: Tích của một ma trận vuông A bất kỳ với ma trận phụ hợp A* của nó bằng
tích của ma trận đơn vị E với định thức của ma trận A:
* *
d 0 ... 0
0 d ... 0
AA = A A = dE = (d = A )
... ... ... ...
0 0 ... d
(5.2)
Bài 5: Phép nhân ma trận và ma trận nghịch đảo
TXTOCB02_Bai5_v1.0014104226 61
Ví dụ: Với A cho ở ví dụ trên đây ta có d = |A| = −4. Với ma trận phụ hợp đã tìm
được bạn hãy thử thực hiện phép nhân để kiểm tra kết quả sau đây
* *
4 0 0
AA = A A 0 4 0
0 0 4
5.2.3. Điều kiện tồn tại và công thức tìm ma trận nghịch đảo
Như ta đã biết, một số thực a có số nghịch đảo khi và chỉ khi a ≠ 0. Đối với các ma
trận vuông ta cũng có kết quả tương tự:
Định lý: Điều kiện cần và đủ để một ma trận vuông A có ma trận nghịch đảo là d = |A| ≠ 0.
Khi đó ma trận nghịch đảo của ma trận A được xác định theo công thức:
11 21 n1
12 22 n21 *
1n 2n nn
A A ... A
A A ... A1 1A = A
... ... ... ...d d
A A ... A
(5.3)
Một ma trận vuông có định thức khác 0 được gọi là ma trận không suy biến. Định lý
này khẳng định rằng điều kiện không suy biến là điều kiện cần và đủ để một ma trận
vuông có ma trận nghịch đảo.
Ví dụ 1: Tìm ma trận nghịch đảo của ma trận vuông cấp 2
a b
A=
c d
Giải: Muốn biết ma trận nghịch đảo có tồn tại hay không ta phải tính định thức của A:
|A| = ad – bc
Nếu ad – bc = 0 thì ma trận A không có ma trận nghịch đảo.
Khi ad – bc ≠ 0 ta có:
11 21-1 *
12 22
A A1 1A = A =
A AA ad bc
d b
d b1 ad bc ad bc= =
c a c aad bc
ad bc ad bc
Ví dụ 2: Tìm ma trận nghịch đảo của ma trận
2 1 4
A 1 3 3
3 2 1
Giải: Trước hết ta tính định thức của ma trận A
2 1 4
d = 1 3 3 = 6 + 9 + 8 ( 36 1 12) = 60
3 2 1
Bài 5: Phép nhân ma trận và ma trận nghịch đảo
62 TXTOCB02_Bai5_v1.0014104226
Ma trận A có ma trận nghịch đảo:
11 21 31
1 *
12 22 32
13 23 33
A A A
1 1A = A = A A A
60 60
A A A
Ta tính phần bù đại số:
11 12 13
3 3 1 3 1 3
A = = 3, A = =10, A = =11
2 1 3 1 3 2
21 22 23
1 4 2 4 2 1
A = = 9, A = = 10, A = = 7
2 1 3 1 3 2
31 32 33
1 4 2 4 2 1
A = = 15, A = = 10, A = = 5
3 3 1 3 1 3
Ma trận nghịch đảo của ma trận A đã cho là:
1
1 3 1
20 20 43 9 15
1 1 1 1A = 10 10 10 =
60 6 6 6
11 7 5 11 7 1
60 60 12
Ví dụ 3: Cho ma trận
1 2 3 3
2 3 1 1
B =
3 4 2 1
3 5 2 m
Hãy tìm điều kiện đối với m để ma trận B có ma trận nghịch đảo. Với điều kiện đó,
hãy tính phần tử thuộc dòng thứ hai cột thứ ba của ma trận B–1.
Giải: Trước hết ta tính định thức của ma trận B
1 2 3 3 1 2 3 3 1 2 3 3
2 3 1 1 0 1 7 7 0 1 7 7
B = 3(m 2)
3 4 2 1 0 2 11 10 0 0 3 4
3 5 2 m 0 1 7 m 9 0 0 0 m 2
Ma trận đã cho có ma trận nghịch đảo khi và chỉ khi:
B = 3(m + 2) 0 m 2
Khi m ≠ –2 ta có:
1 *1B = B
3(m+2)
Bài 5: Phép nhân ma trận và ma trận nghịch đảo
TXTOCB02_Bai5_v1.0014104226 63
Phần từ thuộc dòng thứ hai và cột thứ ba của ma trận phụ hợp B* là phần bù đại số của
phần tử thuộc dòng thứ ba và cột thứ hai của ma trận B:
*
23 32
1 3 3
b = B = 2 1 1 = 7m + 14
3 2 m
Gọi x23 là phần tử thuộc dòng thứ hai và cột thứ ba của ma trận B–1, ta có:
32
23
B 7m + 14 7x = = =
3(m + 2) 3(m + 2) 3
5.2.4. Các tính chất của ma trận nghịch đảo
(1) Nếu ma trận A có ma trận nghịch đảo thì
(A−1) −1 = A, |A−1| = |A|−1
Điều này suy ra trực tiếp từ định nghĩa ma trận nghịch đảo.
(2) Nếu hai ma trận vuông cùng cấp A và B có ma trận nghịch đảo thì ma trận AB
cũng có ma trận nghịch đảo và:
(AB) −1 = B−1A−1.
Thật vậy, theo tính chất của phép nhân ma trận, ta có:
(B−1A−1)(AB) = B−1(A−1A)B = B−1EB = B−1B = E;
(AB)(B−1A−1) = A(BB−1)A−1 = AEA−1= A−1A = E.
Theo định nghĩa thì điều này chứng tỏ B−1A−1 là ma trận nghịch đảo của ma trận AB.
5.3. Ứng dụng ma trận nghịch đảo
Trong đại số sơ cấp ta đã biết rằng phương trình bậc nhất ax = b (a ≠ 0) có một
nghiệm duy nhất:
1bx = = ba
a
Tương tự, trong tập hợp các ma trận vuông cấp n (n cố định) ta xét các phương trình:
AX = B (5.4)
YA = B (5.5)
Trong đó A và B là các ma trận cho trước.
Xét trường hợp ma trận A có ma trận nghịch đảo. Trong trường hợp này, nhân hai vế
của phương trình (5.4) với A−1 về bên trái ta được:
X = A−1B (5.6)
Tương tự, nhân hai vế của phương trình (5.5) với A−1 về bên phải ta được:
Y = BA−1 (5.7)
Như vậy, khi ma trận A có ma trận nghịch đảo thì mỗi phương trình (5.4) và (5.5) có
một nghiệm duy nhất được xác định theo các công thức (5.6) và (5.7).
Bài 5: Phép nhân ma trận và ma trận nghịch đảo
64 TXTOCB02_Bai5_v1.0014104226
Ví dụ: Cho hai ma trận
2 1 0 1 1 5
A = 3 1 1 , B = 2 0 3
1 3 2 4 1 0
Do det(A) = 5 nên ma trận A có ma trận nghịch đảo:
1
1 2 1
1A = 7 4 2
5
10 5 5
Phương trình AX = B có một nghiệm duy nhất là ma trận:
1
1 2 1 1 1 5
1X A B 7 4 2 2 0 3
5
10 5 5 4 1 0
7 2 11
5 5 57 2 11
1 9 9 47 9 9 47
5 5 5 5
20 15 65 4 3 13
Phương trình YA = B có một nghiệm duy nhất là ma trận:
1
1 1 5 1 2 1
1Y BA 2 0 3 7 4 2
5
4 1 0 10 5 5
42 19 22
5 5 542 19 22
1 32 19 17 32 19 17 .
5 5 5 5
3 4 2 3 4 2
5 5 5
Chú ý:
Công thức (5.6) có thể áp dụng để giải phương trình (5.4) với B là ma trận cấp n×p bất
kỳ. Tương tự, công thức (5.7) có thể áp dụng để giải phương trình (5.5) với B là ma
trận cấp q×n bất kỳ.
Ví dụ: Giải phương trình AX = B, với
3 2 2 0 4
A = , B =
1 1 3 1 5
Ma trận A có ma trận nghịch đảo:
11 211
12 22
A A 1 21 1A = =
A A 1 3A 5
Bài 5: Phép nhân ma trận và ma trận nghịch đảo
TXTOCB02_Bai5_v1.0014104226 65
Nghiệm của phương trình là:
1
4 2 6
1 2 2 0 4 4 2 61 1 5 5 5X A B
1 3 3 1 5 11 3 19 11 3 195 5
5 5 5
Trong trường hợp ma trận A không có ma trận nghịch đảo ta có thể giải các phương
trình (5.4) và (5.5) bằng cách quy về hệ phương trình tuyến tính với các ẩn số là các
phần tử của ma trận phải tìm X.
Bài 5: Phép nhân ma trận và ma trận nghịch đảo
66 TXTOCB02_Bai5_v1.0014104226
Tóm lược cuối bài
Tích của ma trận A và ma trận B là một ma trận cấp m p, ký hiệu là AB = (cij)m×p được xác
định như sau:
cij = ailblj + ai2b2j + + ainbnj
Tồn tại tích AB khi và chỉ khi số cột của ma trận đứng trước (ma trận A) bằng số dòng của
ma trận đứng sau (ma trận B).
Ma trận AB có số dòng bằng số dòng của ma trận A và số cột bằng số cột của ma trận B.
Ma trận nghịch đảo của một ma trận vuông A là một ma trận vuông X (cùng cấp với A) thỏa
mãn điều kiện:
AX = XA = E.
ký hiệu A−1 để chỉ ma trận nghịch đảo của ma trận A.
Ma trận phụ hợp của ma trận A:
11 21 n1
12 22 n2* *
ij n n
1n 2n nn
A A ... A
A A ... A
A = a =
... ... ... ...
A A ... A
Tích của một ma trận vuông A bất kỳ với ma trận phụ hợp với A* của nó bằng tích của ma
trận đơn vị E với định thức của ma trận A.
Điều kiện cần và đủ để một ma trận vuông A có ma trận nghịch đảo là: d = |A| ≠ 0. Khi đó
ma trận nghịch đảo của ma trận A được xác định theo công thức:
1 *1A = A
d
Phương trình ma trận AX = B trong trường hợp ma trận A vuông và có ma trận nghịch đảo có
nghiệm duy nhất tính theo công thức: X = A–1B.
Phương trình ma trận YA = B trong trường hợp ma trận A vuông và có ma trận nghịch đảo có
nghiệm duy nhất tính theo công thức: Y = BA−1
Trong trường hợp ma trận A không có ma trận nghịch đảo ta có thể giải các phương trình ma
trận trên bằng cách quy về hệ phương trình tuyến tính với các ẩn số là các phần tử của ma
trận phải tìm X và Y.
Bài 5: Phép nhân ma trận và ma trận nghịch đảo
TXTOCB02_Bai5_v1.0014104226 67
Câu hỏi ôn tập
1. Điều kiện để hai ma trận nhân được với nhau?
2. Phép nhân ma trận có tính chất giao hoán không?
3. Một ma trận nhân được với chính nó khi nào?
4. Nêu công thức tính phần tử nằm trên dòng i cột k của tích AB với A là ma trận cấp m×n, B là
ma trận cấp n×p.
5. Nêu tính chất của phép nhân hai ma trận.
6. Nêu định nghĩa phép lấy lũy thừa một ma trận.
7. Nêu khái niệm và tính chất của ma trận phụ hợp của ma trận vuông.
8. Nêu định nghĩa ma trận nghịch đảo.
9. Nêu điều kiện và công thức tính ma trận nghịch đảo.
10. Nêu các tính chất của ma trận nghịch đảo.
11. Nêu công thức tính phần tử nằm trên dòng i cột k của ma trận phụ hợp, ma trận nghịch đảo
của ma trận vuông A có det(A)≠ 0.
12. Nêu công thức tính các phần tử nằm trên dòng i của ma trận phụ hợp của ma trận vuông A.
13. Nêu công thức tính các phần tử nằm trên cột k của ma trận phụ hợp của ma trận vuông A.
14. Nêu ứng dụng của ma trận nghịch đảo trong việc giải phương trình ma trận.