3. Operacions amb matrius

Suma de matrius.

Per tal que dues matrius es puguin sumar han de ser del mateix ordre. 

Donades dues matrius del mateix ordre Anfang mathsize 14px Stil A gleich linke klammer a unterer Index i j Ende unterer Index rechte klammer Leerzeichen Leerzeichen i Leerzeichen Leerzeichen B gleich linke klammer b unterer Index i j Ende unterer Index rechte klammer Ende Stil, la matriu suma de A i B és la que s'obté de la suma de cada terme de A amb el corresponent de B:

                                                 Anfang mathsize 14px Stil A plus B gleich linke klammer a unterer Index i j Ende unterer Index plus b unterer Index i j Ende unterer Index rechte klammer Ende Stil

Exemple

A gleich Klammer öffnen Tabelle Zeile 1 3 Zeile Zelle minus 1 Ende Zelle 5 Zeile 0 2 Ende Tabelle Klammer schließen Komma Leerzeichen Leerzeichen B gleich Klammer öffnen Tabelle Zeile 2 Zelle minus 1 Ende Zelle Zeile 1 0 Zeile 1 3 Ende Tabelle Klammer schließen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen dicker rechtspfeil Leerzeichen Leerzeichen A plus B gleich Klammer öffnen Tabelle Zeile 3 2 Zeile 0 5 Zeile 1 5 Ende Tabelle Klammer schließen

Observació:

La resta de dos matrius la considerem com:

       A minus B gleich A plus linke klammer minus B rechte klammer

       sent  minus B la matriu oposada a la B, que és la matriu B canviats de signe tots els seus elements


Producte d'un nombre per una matriu.

Es multiplica cada element de la matriu pel nombre. 

Exemple

A gleich Klammer öffnen Tabelle Zeile 1 3 Zeile Zelle minus 1 Ende Zelle 5 Zeile 0 2 Ende Tabelle Klammer schließen Leerzeichen dicker rechtspfeil Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen 3 A gleich Klammer öffnen Tabelle Zeile 3 9 Zeile Zelle minus 3 Ende Zelle 15 Zeile 0 6 Ende Tabelle Klammer schließen

                        

Producte de matrius.

La condició per tal que dues matrius es puguin multiplicar és que el nombre de columnes de la primera matriu sigui igual al nombre de files de la segona matriu.

O sigui, per poder fer el producte A·B, la condició és:

            nombre de columnes de A  =  nombre files de B

I llavors:

   A és de dimensió m x k
   B és de dimensió k x n
        =>   A·B és de dimensió m x n

Per exemple, si multipliquem una matriu A  3x3 per una  B 3x2,  el producte A·B es pot fer i és una matriu de dimensió  3x2   (el producte B·A no seria possible).

Important: El producte de matrius no és commutatiu.

Obtenció de la matriu producte.

a) Primer veiem el producte d'una matriu fila F1  per una matriu columna C1

  F unterer Index 1 mal C unterer Index 1 gleich Klammer öffnen a unterer Index 11 Leerzeichen Leerzeichen Ende unterer Index a unterer Index 12 Leerzeichen.... Leerzeichen a unterer Index 1 n Ende unterer Index Klammer schließen mal Klammer öffnen Tabelle Zeile Zelle b unterer Index 11 Ende Zelle Zeile Zelle b unterer Index 21 Ende Zelle Zeile Zelle... Ende Zelle Zeile Zelle b unterer Index n 1 Ende unterer Index Ende Zelle Ende Tabelle Klammer schließen gleich a unterer Index 11 mal b unterer Index 11 plus a unterer Index 12 mal b unterer Index 21 plus....... plus a unterer Index 1 n Ende unterer Index mal b unterer Index n 1 Ende unterer Index

Exemple

  Klammer öffnen 2 Leerzeichen Leerzeichen 3 Leerzeichen Leerzeichen minus 1 Klammer schließen mal Klammer öffnen Tabelle Zeile 5 Zeile 0 Zeile Zelle minus 2 Ende Zelle Ende Tabelle Klammer schließen gleich 2 mal 5 fett plus 3 mal 0 fett plus linke klammer minus 1 rechte klammer mal linke klammer minus 2 rechte klammer gleich 10 plus 0 plus 2 gleich 12

b) Cas general: producte d'una matriu A d'ordre (n,m) per una matriu B d'ordre (m,k)

Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen F unterer Index 1 Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen C unterer Index 1 Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen C unterer Index k
Klammer öffnen Tabelle Zeile Zelle Feld eingeschlossen a unterer Index 11 Leerzeichen Leerzeichen a unterer Index 12 Leerzeichen Leerzeichen..... Leerzeichen Leerzeichen a unterer Index 1 m Ende unterer Index Ende Ende Zelle Zeile Zelle Tabelle Zeile Zelle... Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen... Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen...... Leerzeichen Leerzeichen... Ende Zelle Zeile Zelle Leerzeichen... Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen... Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen...... Leerzeichen Leerzeichen... Leerzeichen Ende Zelle Ende Tabelle Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Ende Zelle Zeile Zelle Feld eingeschlossen a unterer Index n 1 Ende unterer Index Leerzeichen Leerzeichen a unterer Index n 2 Ende unterer Index Leerzeichen Leerzeichen..... Leerzeichen Leerzeichen a unterer Index bold italic n bold italic m Ende unterer Index Ende Ende Zelle Ende Tabelle Klammer schließen mal Klammer öffnen Feld eingeschlossen Tabelle Zeile Zelle b unterer Index 11 Ende Zelle Zeile Zelle Tabelle Zeile Zelle... Ende Zelle Zeile Zelle... Ende Zelle Ende Tabelle Ende Zelle Zeile Zelle b unterer Index m 1 Ende unterer Index Ende Zelle Ende Tabelle Ende Leerzeichen Tabelle Zeile Zelle... Ende Zelle Zeile Zelle Tabelle Zeile Zelle... Ende Zelle Zeile Zelle... Ende Zelle Ende Tabelle Ende Zelle Zeile Zelle... Ende Zelle Ende Tabelle Feld eingeschlossen Tabelle Zeile Zelle b unterer Index 1 k Ende unterer Index Ende Zelle Zeile Zelle Tabelle Zeile Zelle... Ende Zelle Zeile Zelle... Ende Zelle Ende Tabelle Ende Zelle Zeile Zelle b unterer Index bold italic m bold italic k Ende unterer Index Ende Zelle Ende Tabelle Ende Klammer schließen gleich Klammer öffnen Tabelle Zeile Zelle F unterer Index 1 mal C unterer Index 1 Leerzeichen Ende Zelle Zelle F unterer Index 1 mal C unterer Index 2 Leerzeichen Ende Zelle Zelle... Ende Zelle Zelle Leerzeichen F unterer Index 1 mal C unterer Index k Ende Zelle Zeile Zelle F unterer Index 2 mal C unterer Index 1 Ende Zelle Zelle F unterer Index 2 mal C unterer Index 2 Ende Zelle Zelle... Ende Zelle Zelle F unterer Index 2 mal C unterer Index k Ende Zelle Zeile Zelle... Ende Zelle Zelle... Ende Zelle Zelle... Ende Zelle Zelle... Ende Zelle Zeile Zelle F unterer Index n mal C unterer Index 1 Ende Zelle Zelle F unterer Index n mal C unterer Index 2 Ende Zelle blank Zelle F unterer Index n mal C unterer Index k Ende Zelle Ende Tabelle Klammer schließen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen
Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen F unterer Index n Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen
Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen

Exemple 1

A ordre (1,3), B ordre (3,2)   =>    A·B ordre (1,2)

 A mal B gleich Klammer öffnen Tabelle Zeile fett 1 Zelle fett minus fett 1 Ende Zelle fett 3 Ende Tabelle Klammer schließen mal Klammer öffnen Tabelle Zeile fett 4 1 Zeile fett 0 6 Zeile Zelle fett minus fett 1 Ende Zelle 2 Ende Tabelle Klammer schließen gleich Klammer öffnen Tabelle Zeile Zelle fett 1 fett mal fett 4 fett minus fett 1 fett mal fett 0 fett plus fett 3 fett mal fett linke klammer fett minus fett 1 fett rechte klammer fett Leerzeichen fett Leerzeichen fett Leerzeichen Ende Zelle Zelle 1 mal 1 plus linke klammer minus 1 rechte klammer mal 6 plus 3 mal 2 Ende Zelle Ende Tabelle Klammer schließen gleich Leerzeichen Klammer öffnen 1 Leerzeichen Leerzeichen Leerzeichen 1 Klammer schließen

Exemple 2

A ordre (2,3), B ordre (3,2)   =>    A·B ordre (2,2)

 A mal B gleich Klammer öffnen Tabelle Zeile fett 1 Zelle fett minus fett 1 Ende Zelle fett 3 Zeile 2 0 5 Ende Tabelle Klammer schließen mal Klammer öffnen Tabelle Zeile fett 4 1 Zeile fett 0 6 Zeile Zelle fett minus fett 1 Ende Zelle 2 Ende Tabelle Klammer schließen gleich Klammer öffnen Tabelle Zeile Zelle fett 1 fett mal fett 4 fett minus fett 1 fett mal fett 0 fett plus fett 3 fett mal fett linke klammer fett minus fett 1 fett rechte klammer fett Leerzeichen Ende Zelle Zelle 1 mal 1 plus linke klammer minus 1 rechte klammer mal 6 plus 3 mal 2 Ende Zelle Zeile Zelle 2 mal 4 plus 0 mal 0 plus 5 mal linke klammer minus 1 rechte klammer Ende Zelle Zelle Leerzeichen Leerzeichen 2 mal 1 plus 0 mal 6 plus 5 mal 2 Ende Zelle Ende Tabelle Klammer schließen gleich Klammer öffnen Tabelle Zeile Zelle 1 Leerzeichen Ende Zelle 1 Zeile Zelle 3 Leerzeichen Ende Zelle 12 Ende Tabelle Klammer schließen

Exemple 3

A ordre (3,3), B ordre (3,2)   =>    A·B ordre (3,2)

 Klammer öffnen Tabelle Zeile fett 1 Zelle fett minus fett 1 Ende Zelle fett 3 Zeile 2 0 5 Zeile 1 Zelle minus 2 Ende Zelle 1 Ende Tabelle Klammer schließen mal Klammer öffnen Tabelle Zeile fett 4 1 Zeile fett 0 6 Zeile Zelle fett minus fett 1 Ende Zelle 2 Ende Tabelle Klammer schließen gleich Klammer öffnen Tabelle Zeile Zelle fett 1 fett mal fett 4 fett minus fett 1 fett mal fett 0 fett plus fett 3 fett mal fett linke klammer fett minus fett 1 fett rechte klammer Ende Zelle Zelle Leerzeichen Leerzeichen 1 mal 1 plus linke klammer minus 1 rechte klammer mal 6 plus 3 mal 2 Ende Zelle Zeile Zelle 2 mal 4 plus 0 mal 0 plus 5 mal linke klammer minus 1 rechte klammer Ende Zelle Zelle Leerzeichen Leerzeichen 2 mal 1 plus 0 mal 6 plus 5 mal 2 Ende Zelle Zeile Zelle 1 mal 4 minus 2 mal 0 plus 1 mal linke klammer minus 1 rechte klammer Leerzeichen Leerzeichen Ende Zelle Zelle 1 mal 1 plus linke klammer minus 2 rechte klammer mal 6 plus 1 mal 2 Ende Zelle Ende Tabelle Klammer schließen gleich Klammer öffnen Tabelle Zeile 1 1 Zeile 3 12 Zeile 3 Zelle Leerzeichen minus 9 Ende Zelle Ende Tabelle Klammer schließen

ObservacióEn els exemples 1 i 3  no és possible fer el producte B·A


Potència d'una matriu.

Expressem com a A hoch n el producte de la matriu A per ella mateixa n vegades.  O sigui:

     A im Quadrat gleich A mal A
A hoch drei gleich A mal A mal A
A hoch 4 gleich A mal A mal A mal A
mal mal mal mal mal

Observacions: 

- Per poder fer Anfang mathsize 14px Stil A mal A Ende Stil, la matriu A ha de ser quadrada. 

- Per calcular A primer calcularem A2 i desprès podem fer A im Quadrat mal A  o   A mal A im Quadrat   


Vídeo producte de matrius