8. Sistemes matricials

Amb matrius treballem de manera semblant que amb números: 

Exemples:

   A més X igual B espai espai espai espai espai espai espai fletxa doble dreta espai espai X igual B menys A
X més A igual B per C espai espai espai fletxa doble dreta espai X igual B per C menys A
A menys X igual B espai espai espai espai espai espai espai fletxa doble dreta espai menys X igual B menys A espai espai fletxa doble dreta espai X igual menys B més A espai espai espai

fixeu-vos que -B s'btindrà canviant de signe tots els element de B

I per exemple, 5A és la matriu que s'obté de multiplicar tots els elements per 5

En aquest exemples per aïllar la matriu X simplement fem: 

X més 5 A igual B espai espai espai fletxa doble dreta espai X igual B menys 5 A

3 X més B igual C espai espai fletxa doble dreta espai espai 3 X igual C menys B espai espai espai fletxa doble dreta espai espai espai X igual 1 terç parèntesi esquerre C menys B parèntesi dret 

Cas   envoltori caixa negreta A negreta per negreta X negreta igual negreta B fi envoltori   o    envoltori caixa negreta X negreta per negreta A negreta igual negreta B fi envoltori     

Aquest cas és el més interessant i s'ha de tenir cura com es resol. Ho tractem amb detall. 

Fixeu-vos que en matrius no tenim l'operació quocient de matrius. No podem fer A/B

Farem un exemple per explicar dues maneres diferents de fer-ho. 

Exemple      

     envoltori caixa D o n a d e s itàlica espai l e s itàlica espai m a t r i u s
itàlica espai itàlica espai itàlica espai A itàlica igual obre parèntesis taula fila itàlica 2 cel·la itàlica menys itàlica 1 fi cel·la fila itàlica 1 itàlica 3 fi taula tanca parèntesis itàlica espai itàlica espai itàlica espai itàlica espai itàlica espai itàlica espai itàlica espai B itàlica igual obre parèntesis taula fila cel·la itàlica menys itàlica 4 fi cel·la cel·la itàlica 8 itàlica espai fi cel·la fila itàlica 5 itàlica 4 fi taula taula fila itàlica 3 fila cel·la itàlica menys itàlica 2 fi cel·la fi taula tanca parèntesis

itàlica espai itàlica espai itàlica espai T r o b e u itàlica espai l a itàlica espai m a t r i u itàlica espai X itàlica espai t a l itàlica espai q u e itàlica espai A itàlica per X itàlica igual B itàlica espai itàlica espai itàlica espai fi envoltori

Mètode 1: Plantejant el sistema.

Primer de tot hem de pensar de quin ordre ha de ser la matriu X que busquem:

   A és 2x2,  B és 2x3  →   X és 2x3 

                                                2 files per tal que es pugui multiplicar per A que té 2 columnes

                                                3 columnes ja que ha de donar una matriu de 3 columnes

   Per tant, la matriu X serà de la forma: 

                            X igual obre parèntesis taula fila a c e fila b d f fi taula tanca parèntesis 

   El sistema que es planteja és:   

   obre parèntesis taula fila 2 cel·la menys 1 fi cel·la fila 1 3 fi taula tanca parèntesis per obre parèntesis taula fila a c e fila b d f fi taula tanca parèntesis igual obre parèntesis taula fila cel·la menys 4 fi cel·la cel·la 8 espai fi cel·la fila 5 4 fi taula taula fila 3 fila cel·la menys 2 fi cel·la fi taula tanca parèntesis

   Multiplicant tenim:

   obre parèntesis taula fila cel·la 2 a menys b espai fi cel·la cel·la 2 c menys d espai fi cel·la cel·la 2 e menys f fi cel·la fila cel·la a més 3 b fi cel·la cel·la c més 3 d fi cel·la cel·la e més 3 f fi cel·la fi taula tanca parèntesis igual obre parèntesis taula fila cel·la menys 4 fi cel·la 8 3 fila 5 4 cel·la menys 2 fi cel·la fi taula tanca parèntesis

  Igualem element a element i plantegem 3 sistemes d'equacions.

  obre taula atributs alineació columna right fin atributs fila cel·la 2 a menys b igual menys 4 fi cel·la fila cel·la a més 3 b igual 5 fi cel·la fi taula tanca claus    

   obre taula atributs alineació columna right fin atributs fila cel·la 2 c menys d igual 8 fi cel·la fila cel·la c més 3 d igual 4 fi cel·la fi taula tanca claus  

   obre taula atributs alineació columna right fin atributs fila cel·la 2 e menys f igual 3 fi cel·la fila cel·la e més 3 f igual menys 2 fi cel·la fi taula tanca claus

   Resolent aquests sistemes trobem que 

    a=-1    c=4   e=1      

    b=2     d=0   f=-1

    Per tant: 

                      X igual obre parèntesis taula fila cel·la negreta menys negreta 1 fi cel·la negreta 4 negreta 1 fila negreta 2 negreta 0 cel·la negreta menys negreta 1 fi cel·la fi taula tanca parèntesis

· Métode 2: Amb la inversa de la matriu A (Si la matriu A és invertible

  Primer de tot fixeu-vos en la diferència de tenir   bold italic A negreta per bold italic X negreta igual bold italic B   o    bold italic X negreta per bold italic A negreta igual bold italic B 

  bold italic A negreta per bold italic X negreta igual bold italic B 

          En aquest cas multipliquem per l'esquerra (això és important!) tota l'equació per la inversa de A:

           A-1·A·X = A-1·

            Com que  A-1·A= I  (matriu identitat):

           X = A-1·B          

  bold italic X negreta per bold italic A negreta igual bold italic B

          En aquest cas multipliquem per la dreta tota l'equació per la inversa de A

          XA·A-1= B·A-1

          Com que  A·A-1= I  (matriu identitat):

          X = B·A-1

En el cas de l'exemple volem la matriu  tal que A·X=B 

Per tant:

    espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai A per X igual B espai
A elevat a menys 1 fi elevat per A per X igual A elevat a menys 1 fi elevat per B espai espai espai espai fletxa doble dreta X igual A elevat a menys 1 fi elevat per B 

    Ara necessitem A-1 (l'hem calculat en Matriu inversa)

                          A elevat a menys 1 fi elevat igual fracció 1 entre 7 obre parèntesis taula fila 3 1 fila cel·la menys 1 espai fi cel·la 2 fi taula tanca parèntesis

    Per tant: 

    X igual A elevat a menys 1 fi elevat per B igual fracció 1 entre 7 obre parèntesis taula fila 3 1 fila cel·la menys 1 espai fi cel·la 2 fi taula tanca parèntesis per obre parèntesis taula fila cel·la menys 4 fi cel·la 8 3 fila 5 4 cel·la menys 2 fi cel·la fi taula tanca parèntesis igual fracció 1 entre 7 obre parèntesis taula fila cel·la menys 7 espai fi cel·la cel·la 28 espai fi cel·la 7 fila 14 0 cel·la menys 7 fi cel·la fi taula tanca parèntesis igual obre parèntesis taula fila cel·la negreta menys negreta 1 fi cel·la negreta 4 negreta 1 fila negreta 2 negreta 0 cel·la negreta menys negreta 1 fi cel·la fi taula tanca parèntesis    

Observació: Si la matriu A no té inversa obligatòriament ho hem de fer plantejant un sistema d'equacions.