03 Macierze, wyznaczniki, układy równań liniwych
16 listopada 2018
Będziemy oznaczać zbiór indeksów
[1, n] := {1, 2, . . . , n}, oraz gdy w domyśle mamy zbiór reszt przy dzieleniu przez n
Zn:= {1, 2, . . . , n}.
W tym drugim przypadku, możemy wykonywać działania we zbiorze Zn. Według zasad arytmetyki modularnej.
Dokładniej elementy Zn tworzą grupę z działaniem dodawania modulo n.
Czyli dodawania analogicznego do dodawania na tarczy zegara, w którym utożsamiamy n oraz 0.
16 listopada 2018 2 / 35
MACIERZE
Definicja 1
Macierzą o n wierszach i m kolumnach nazywamy odwzorowanie A : Zn× Zm−→ X.
A(i, j) oznaczamy przez ai j, a sama macierz A przez {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m]. Mówimy, że macierz A ma wymiar n × m.
Jeżeli X jest zbiorem liczbowym to macierz A nazywamy macierza liczbow, a., Niech macierze A, B bed, a macierzami liczbowymi o wymiarze n × m. Definiujemy, A + B = {ai j+ bi j}i∈[1,n] j∈[1,m],
A − B = {ai j− bi j}i∈[1,n] j∈[1,m].
16 listopada 2018 3 / 35
MACIERZE
Definicja 1
Macierzą o n wierszach i m kolumnach nazywamy odwzorowanie A : Zn× Zm−→ X.
A(i, j) oznaczamy przez ai j, a sama macierz A przez {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m]. Mówimy, że macierz A ma wymiar n × m.
Jeżeli X jest zbiorem liczbowym to macierz A nazywamy macierza liczbow, a., Niech macierze A, B bed, a macierzami liczbowymi o wymiarze n × m. Definiujemy, A + B = {ai j+ bi j}i∈[1,n] j∈[1,m],
A − B = {ai j− bi j}i∈[1,n] j∈[1,m].
16 listopada 2018 3 / 35
MACIERZE
Definicja 1
Macierzą o n wierszach i m kolumnach nazywamy odwzorowanie A : Zn× Zm−→ X.
A(i, j) oznaczamy przez ai j, a sama macierz A przez {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m]. Mówimy, że macierz A ma wymiar n × m.
Jeżeli X jest zbiorem liczbowym to macierz A nazywamy macierza liczbow, a., Niech macierze A, B bed, a macierzami liczbowymi o wymiarze n × m. Definiujemy, A + B = {ai j+ bi j}i∈[1,n] j∈[1,m],
A − B = {ai j− bi j}i∈[1,n] j∈[1,m].
16 listopada 2018 3 / 35
MACIERZE
Definicja 1
Macierzą o n wierszach i m kolumnach nazywamy odwzorowanie A : Zn× Zm−→ X.
A(i, j) oznaczamy przez ai j, a sama macierz A przez {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m]. Mówimy, że macierz A ma wymiar n × m.
Jeżeli X jest zbiorem liczbowym to macierz A nazywamy macierza liczbow, a., Niech macierze A, B bed, a macierzami liczbowymi o wymiarze n × m. Definiujemy, A + B = {ai j+ bi j}i∈[1,n] j∈[1,m],
A − B = {ai j− bi j}i∈[1,n] j∈[1,m].
16 listopada 2018 3 / 35
MACIERZE
Definicja 1
Macierzą o n wierszach i m kolumnach nazywamy odwzorowanie A : Zn× Zm−→ X.
A(i, j) oznaczamy przez ai j, a sama macierz A przez {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m]. Mówimy, że macierz A ma wymiar n × m.
Jeżeli X jest zbiorem liczbowym to macierz A nazywamy macierza liczbow, a., Niech macierze A, B bed, a macierzami liczbowymi o wymiarze n × m. Definiujemy, A + B = {ai j+ bi j}i∈[1,n] j∈[1,m],
A − B = {ai j− bi j}i∈[1,n] j∈[1,m].
16 listopada 2018 3 / 35
MACIERZE
Definicja 1
Macierzą o n wierszach i m kolumnach nazywamy odwzorowanie A : Zn× Zm−→ X.
A(i, j) oznaczamy przez ai j, a sama macierz A przez {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m]. Mówimy, że macierz A ma wymiar n × m.
Jeżeli X jest zbiorem liczbowym to macierz A nazywamy macierza liczbow, a., Niech macierze A, B bed, a macierzami liczbowymi o wymiarze n × m. Definiujemy, A + B = {ai j+ bi j}i∈[1,n] j∈[1,m],
A − B = {ai j− bi j}i∈[1,n] j∈[1,m].
16 listopada 2018 3 / 35
MACIERZE
Definicja 1
Macierzą o n wierszach i m kolumnach nazywamy odwzorowanie A : Zn× Zm−→ X.
A(i, j) oznaczamy przez ai j, a sama macierz A przez {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m]. Mówimy, że macierz A ma wymiar n × m.
Jeżeli X jest zbiorem liczbowym to macierz A nazywamy macierza liczbow, a., Niech macierze A, B bed, a macierzami liczbowymi o wymiarze n × m. Definiujemy, A + B = {ai j+ bi j}i∈[1,n] j∈[1,m],
A − B = {ai j− bi j}i∈[1,n] j∈[1,m].
16 listopada 2018 3 / 35
MACIERZE
Niech A = {ai j}i∈[1,n] j∈[1,m] bedzie macierz, a liczbow, a, a λ dowolnym skalarem., Definiujemy λA = {λai j}i∈[1,n] j∈[1,m].
Macierz której wszystkie elementy sa zerami nazywamy macierz, a zerow, a., Dla danej macierzy A = {ai j}i∈[1,n] j∈[1,m] symbol (−A) oznacza macierz przeciwna do macierzy A to jest macierz {−a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m].
16 listopada 2018 4 / 35
MACIERZE
Niech A = {ai j}i∈[1,n] j∈[1,m] bedzie macierz, a liczbow, a, a λ dowolnym skalarem., Definiujemy λA = {λai j}i∈[1,n] j∈[1,m].
Macierz której wszystkie elementy sa zerami nazywamy macierz, a zerow, a., Dla danej macierzy A = {ai j}i∈[1,n] j∈[1,m] symbol (−A) oznacza macierz przeciwna do macierzy A to jest macierz {−a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m].
16 listopada 2018 4 / 35
MACIERZE
Niech A = {ai j}i∈[1,n] j∈[1,m] bedzie macierz, a liczbow, a, a λ dowolnym skalarem., Definiujemy λA = {λai j}i∈[1,n] j∈[1,m].
Macierz której wszystkie elementy sa zerami nazywamy macierz, a zerow, a., Dla danej macierzy A = {ai j}i∈[1,n] j∈[1,m] symbol (−A) oznacza macierz przeciwna do macierzy A to jest macierz {−a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m].
16 listopada 2018 4 / 35
MACIERZE
Niech A = {ai j}i∈[1,n] j∈[1,m] bedzie macierz, a liczbow, a, a λ dowolnym skalarem., Definiujemy λA = {λai j}i∈[1,n] j∈[1,m].
Macierz której wszystkie elementy sa zerami nazywamy macierz, a zerow, a., Dla danej macierzy A = {ai j}i∈[1,n] j∈[1,m] symbol (−A) oznacza macierz przeciwna do macierzy A to jest macierz {−a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m].
16 listopada 2018 4 / 35
MACIERZE
Definicja 2
Dla danych macierzy A = {ai j}i∈[1,n] j∈[1,m]
B = {bi j}i∈[1,m] j∈[1,k] iloczynem A · B nazywamy macierz C = {ci j}i∈[1,n] j∈[1,k] taka, że,
ci j= ai 1· b1 j+ ai 2· b2 j+ ai 3· b3 j+ · · · + ai m· bm j =
m
P
l=1
ai l· bl j.
Twierdzenie 3
Dla dowolnych macierzy odpowiednich wymiarów i skalaru λ zachodza wzory, A · (B · C) = (A · B) · C,
A · (λB) = λ(A · B) = (λA) · B, A · (B + C) = A · B + A · C, (A + B) · C = A · C + B · C.
16 listopada 2018 5 / 35
MACIERZE
Definicja 2
Dla danych macierzy A = {ai j}i∈[1,n] j∈[1,m]
B = {bi j}i∈[1,m] j∈[1,k] iloczynem A · B nazywamy macierz C = {ci j}i∈[1,n] j∈[1,k] taka, że,
ci j= ai 1· b1 j+ ai 2· b2 j+ ai 3· b3 j+ · · · + ai m· bm j =
m
P
l=1
ai l· bl j.
Twierdzenie 3
Dla dowolnych macierzy odpowiednich wymiarów i skalaru λ zachodza wzory, A · (B · C) = (A · B) · C,
A · (λB) = λ(A · B) = (λA) · B, A · (B + C) = A · B + A · C, (A + B) · C = A · C + B · C.
16 listopada 2018 5 / 35
MACIERZE
Definicja 2
Dla danych macierzy A = {ai j}i∈[1,n] j∈[1,m]
B = {bi j}i∈[1,m] j∈[1,k] iloczynem A · B nazywamy macierz C = {ci j}i∈[1,n] j∈[1,k] taka, że,
ci j= ai 1· b1 j+ ai 2· b2 j+ ai 3· b3 j+ · · · + ai m· bm j =
m
P
l=1
ai l· bl j.
Twierdzenie 3
Dla dowolnych macierzy odpowiednich wymiarów i skalaru λ zachodza wzory, A · (B · C) = (A · B) · C,
A · (λB) = λ(A · B) = (λA) · B, A · (B + C) = A · B + A · C, (A + B) · C = A · C + B · C.
16 listopada 2018 5 / 35
MACIERZE
Definicja 2
Dla danych macierzy A = {ai j}i∈[1,n] j∈[1,m]
B = {bi j}i∈[1,m] j∈[1,k] iloczynem A · B nazywamy macierz C = {ci j}i∈[1,n] j∈[1,k] taka, że,
ci j= ai 1· b1 j+ ai 2· b2 j+ ai 3· b3 j+ · · · + ai m· bm j =
m
P
l=1
ai l· bl j.
Twierdzenie 3
Dla dowolnych macierzy odpowiednich wymiarów i skalaru λ zachodza wzory, A · (B · C) = (A · B) · C,
A · (λB) = λ(A · B) = (λA) · B, A · (B + C) = A · B + A · C, (A + B) · C = A · C + B · C.
16 listopada 2018 5 / 35
MACIERZE
Definicja 2
Dla danych macierzy A = {ai j}i∈[1,n] j∈[1,m]
B = {bi j}i∈[1,m] j∈[1,k] iloczynem A · B nazywamy macierz C = {ci j}i∈[1,n] j∈[1,k] taka, że,
ci j= ai 1· b1 j+ ai 2· b2 j+ ai 3· b3 j+ · · · + ai m· bm j =
m
P
l=1
ai l· bl j.
Twierdzenie 3
Dla dowolnych macierzy odpowiednich wymiarów i skalaru λ zachodza wzory, A · (B · C) = (A · B) · C,
A · (λB) = λ(A · B) = (λA) · B, A · (B + C) = A · B + A · C, (A + B) · C = A · C + B · C.
16 listopada 2018 5 / 35
MACIERZE
Definicja 2
Dla danych macierzy A = {ai j}i∈[1,n] j∈[1,m]
B = {bi j}i∈[1,m] j∈[1,k] iloczynem A · B nazywamy macierz C = {ci j}i∈[1,n] j∈[1,k] taka, że,
ci j= ai 1· b1 j+ ai 2· b2 j+ ai 3· b3 j+ · · · + ai m· bm j =
m
P
l=1
ai l· bl j.
Twierdzenie 3
Dla dowolnych macierzy odpowiednich wymiarów i skalaru λ zachodza wzory, A · (B · C) = (A · B) · C,
A · (λB) = λ(A · B) = (λA) · B, A · (B + C) = A · B + A · C, (A + B) · C = A · C + B · C.
16 listopada 2018 5 / 35
MACIERZE
Definicja 4
Macierza transponowan, a danej macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m]nazywamy macierz AT = {bi j}i∈[1,m] j∈[1,n] taka, że b, i j= aj i.
Twierdzenie 5
Dla dowolnych macierzy odpowiednich wymiarów i skalaru λ zachodza wzory, (A + B)T = AT+ BT,
(λA)T = λAT, (A · B)T = BT · AT, (AT)T = A.
16 listopada 2018 6 / 35
MACIERZE
Definicja 4
Macierza transponowan, a danej macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m]nazywamy macierz AT = {bi j}i∈[1,m] j∈[1,n] taka, że b, i j= aj i.
Twierdzenie 5
Dla dowolnych macierzy odpowiednich wymiarów i skalaru λ zachodza wzory, (A + B)T = AT+ BT,
(λA)T = λAT, (A · B)T = BT · AT, (AT)T = A.
16 listopada 2018 6 / 35
MACIERZE
Definicja 4
Macierza transponowan, a danej macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m]nazywamy macierz AT = {bi j}i∈[1,m] j∈[1,n] taka, że b, i j= aj i.
Twierdzenie 5
Dla dowolnych macierzy odpowiednich wymiarów i skalaru λ zachodza wzory, (A + B)T = AT+ BT,
(λA)T = λAT, (A · B)T = BT · AT, (AT)T = A.
16 listopada 2018 6 / 35
MACIERZE
Definicja 4
Macierza transponowan, a danej macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m]nazywamy macierz AT = {bi j}i∈[1,m] j∈[1,n] taka, że b, i j= aj i.
Twierdzenie 5
Dla dowolnych macierzy odpowiednich wymiarów i skalaru λ zachodza wzory, (A + B)T = AT+ BT,
(λA)T = λAT, (A · B)T = BT · AT, (AT)T = A.
16 listopada 2018 6 / 35
MACIERZE
Definicja 4
Macierza transponowan, a danej macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m]nazywamy macierz AT = {bi j}i∈[1,m] j∈[1,n] taka, że b, i j= aj i.
Twierdzenie 5
Dla dowolnych macierzy odpowiednich wymiarów i skalaru λ zachodza wzory, (A + B)T = AT+ BT,
(λA)T = λAT, (A · B)T = BT · AT, (AT)T = A.
16 listopada 2018 6 / 35
MACIERZE
Definicja 6
Macierz kwadratowa A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,n]stopnia n nazywamy 1) symetryczna wtw, gdy A = A, T,
2) diagonalna wtw, gdy a, i j = 0 dla i 6= j,
3) skalarna wtw, gdy a, i j= 0, ai i= aj j dla i 6= j,
4) jednostkowa wtw, gdy jest skalarna i a, i i= 1 dla i ∈ {1, 2, . . . , n}, 5) trójkatn, a górn, a ( doln, a ) wtw, gdy a, i j= 0 dla i > j
(ai j= 0 dla i < j).
16 listopada 2018 7 / 35
MACIERZE
Definicja 6
Macierz kwadratowa A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,n]stopnia n nazywamy 1) symetryczna wtw, gdy A = A, T,
2) diagonalna wtw, gdy a, i j = 0 dla i 6= j,
3) skalarna wtw, gdy a, i j= 0, ai i= aj j dla i 6= j,
4) jednostkowa wtw, gdy jest skalarna i a, i i= 1 dla i ∈ {1, 2, . . . , n}, 5) trójkatn, a górn, a ( doln, a ) wtw, gdy a, i j= 0 dla i > j
(ai j= 0 dla i < j).
16 listopada 2018 7 / 35
MACIERZE
Definicja 6
Macierz kwadratowa A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,n]stopnia n nazywamy 1) symetryczna wtw, gdy A = A, T,
2) diagonalna wtw, gdy a, i j = 0 dla i 6= j,
3) skalarna wtw, gdy a, i j= 0, ai i= aj j dla i 6= j,
4) jednostkowa wtw, gdy jest skalarna i a, i i= 1 dla i ∈ {1, 2, . . . , n}, 5) trójkatn, a górn, a ( doln, a ) wtw, gdy a, i j= 0 dla i > j
(ai j= 0 dla i < j).
16 listopada 2018 7 / 35
MACIERZE
Definicja 6
Macierz kwadratowa A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,n]stopnia n nazywamy 1) symetryczna wtw, gdy A = A, T,
2) diagonalna wtw, gdy a, i j = 0 dla i 6= j,
3) skalarna wtw, gdy a, i j= 0, ai i= aj j dla i 6= j,
4) jednostkowa wtw, gdy jest skalarna i a, i i= 1 dla i ∈ {1, 2, . . . , n}, 5) trójkatn, a górn, a ( doln, a ) wtw, gdy a, i j= 0 dla i > j
(ai j= 0 dla i < j).
16 listopada 2018 7 / 35
MACIERZE
Definicja 6
Macierz kwadratowa A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,n]stopnia n nazywamy 1) symetryczna wtw, gdy A = A, T,
2) diagonalna wtw, gdy a, i j = 0 dla i 6= j,
3) skalarna wtw, gdy a, i j= 0, ai i= aj j dla i 6= j,
4) jednostkowa wtw, gdy jest skalarna i a, i i= 1 dla i ∈ {1, 2, . . . , n}, 5) trójkatn, a górn, a ( doln, a ) wtw, gdy a, i j= 0 dla i > j
(ai j= 0 dla i < j).
16 listopada 2018 7 / 35
MACIERZE
Definicja 6
Macierz kwadratowa A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,n]stopnia n nazywamy 1) symetryczna wtw, gdy A = A, T,
2) diagonalna wtw, gdy a, i j = 0 dla i 6= j,
3) skalarna wtw, gdy a, i j= 0, ai i= aj j dla i 6= j,
4) jednostkowa wtw, gdy jest skalarna i a, i i= 1 dla i ∈ {1, 2, . . . , n}, 5) trójkatn, a górn, a ( doln, a ) wtw, gdy a, i j= 0 dla i > j
(ai j= 0 dla i < j).
16 listopada 2018 7 / 35
MACIERZE
Definicja 6
Macierz kwadratowa A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,n]stopnia n nazywamy 1) symetryczna wtw, gdy A = A, T,
2) diagonalna wtw, gdy a, i j = 0 dla i 6= j,
3) skalarna wtw, gdy a, i j= 0, ai i= aj j dla i 6= j,
4) jednostkowa wtw, gdy jest skalarna i a, i i= 1 dla i ∈ {1, 2, . . . , n}, 5) trójkatn, a górn, a ( doln, a ) wtw, gdy a, i j= 0 dla i > j
(ai j= 0 dla i < j).
16 listopada 2018 7 / 35
PERMUTACJE
Definicja 7
Permutacją zbioru Zn nazywamy bijekcję f : Zn−→ Zn. Zbiór permutacji zbioru Zn oznaczamy przez Sn.
Definicja 8
Liczby i, j tworzy inwersje w permutacji p jeżeli, (i − j) · (p(i) − p(j)) < 0.
Definicja 9
Przez κ(p) oznaczamy liczbe wszystkich inwersji w permutacji p., Znakiem permutacji p nazywamy liczbe σ(p) = (−1), κ(p)
16 listopada 2018 8 / 35
PERMUTACJE
Definicja 7
Permutacją zbioru Zn nazywamy bijekcję f : Zn−→ Zn. Zbiór permutacji zbioru Zn oznaczamy przez Sn.
Definicja 8
Liczby i, j tworzy inwersje w permutacji p jeżeli, (i − j) · (p(i) − p(j)) < 0.
Definicja 9
Przez κ(p) oznaczamy liczbe wszystkich inwersji w permutacji p., Znakiem permutacji p nazywamy liczbe σ(p) = (−1), κ(p)
16 listopada 2018 8 / 35
PERMUTACJE
Definicja 7
Permutacją zbioru Zn nazywamy bijekcję f : Zn−→ Zn. Zbiór permutacji zbioru Zn oznaczamy przez Sn.
Definicja 8
Liczby i, j tworzy inwersje w permutacji p jeżeli, (i − j) · (p(i) − p(j)) < 0.
Definicja 9
Przez κ(p) oznaczamy liczbe wszystkich inwersji w permutacji p., Znakiem permutacji p nazywamy liczbe σ(p) = (−1), κ(p)
16 listopada 2018 8 / 35
PERMUTACJE
Definicja 7
Permutacją zbioru Zn nazywamy bijekcję f : Zn−→ Zn. Zbiór permutacji zbioru Zn oznaczamy przez Sn.
Definicja 8
Liczby i, j tworzy inwersje w permutacji p jeżeli, (i − j) · (p(i) − p(j)) < 0.
Definicja 9
Przez κ(p) oznaczamy liczbe wszystkich inwersji w permutacji p., Znakiem permutacji p nazywamy liczbe σ(p) = (−1), κ(p)
16 listopada 2018 8 / 35
PERMUTACJE
Definicja 10
Wyznacznikiem macierzy kwadratowej
A = {ai j}i∈[1,n] j∈[1,n]stopnia n nazywamy liczbe, P
p∈Sn
σ(p)a1 p(1)· a2 p(2)· · · an p(n).
Wyznacznik macierzy A oznaczamy det A lub |A|.
Definicja 11
Minorem stopnia r dowolnej macierzy A nazywamy wyznacznik macierzy postaci {aikjl}k∈[1,r] l∈[1,r].
Definicja 12
Jeżeli macierz A jest macierza kwadratow, a stopnia n to M, k l oznacza wyznacznik macierzy powstałej z macierzy A przez skreślenie k-tego wiersza i l-tej kolumny.
16 listopada 2018 9 / 35
PERMUTACJE
Definicja 10
Wyznacznikiem macierzy kwadratowej
A = {ai j}i∈[1,n] j∈[1,n]stopnia n nazywamy liczbe, P
p∈Sn
σ(p)a1 p(1)· a2 p(2)· · · an p(n).
Wyznacznik macierzy A oznaczamy det A lub |A|.
Definicja 11
Minorem stopnia r dowolnej macierzy A nazywamy wyznacznik macierzy postaci {aikjl}k∈[1,r] l∈[1,r].
Definicja 12
Jeżeli macierz A jest macierza kwadratow, a stopnia n to M, k l oznacza wyznacznik macierzy powstałej z macierzy A przez skreślenie k-tego wiersza i l-tej kolumny.
16 listopada 2018 9 / 35
PERMUTACJE
Definicja 10
Wyznacznikiem macierzy kwadratowej
A = {ai j}i∈[1,n] j∈[1,n]stopnia n nazywamy liczbe, P
p∈Sn
σ(p)a1 p(1)· a2 p(2)· · · an p(n).
Wyznacznik macierzy A oznaczamy det A lub |A|.
Definicja 11
Minorem stopnia r dowolnej macierzy A nazywamy wyznacznik macierzy postaci {aikjl}k∈[1,r] l∈[1,r].
Definicja 12
Jeżeli macierz A jest macierza kwadratow, a stopnia n to M, k l oznacza wyznacznik macierzy powstałej z macierzy A przez skreślenie k-tego wiersza i l-tej kolumny.
16 listopada 2018 9 / 35
PERMUTACJE
Definicja 10
Wyznacznikiem macierzy kwadratowej
A = {ai j}i∈[1,n] j∈[1,n]stopnia n nazywamy liczbe, P
p∈Sn
σ(p)a1 p(1)· a2 p(2)· · · an p(n).
Wyznacznik macierzy A oznaczamy det A lub |A|.
Definicja 11
Minorem stopnia r dowolnej macierzy A nazywamy wyznacznik macierzy postaci {aikjl}k∈[1,r] l∈[1,r].
Definicja 12
Jeżeli macierz A jest macierza kwadratow, a stopnia n to M, k l oznacza wyznacznik macierzy powstałej z macierzy A przez skreślenie k-tego wiersza i l-tej kolumny.
16 listopada 2018 9 / 35
PERMUTACJE
Definicja 10
Wyznacznikiem macierzy kwadratowej
A = {ai j}i∈[1,n] j∈[1,n]stopnia n nazywamy liczbe, P
p∈Sn
σ(p)a1 p(1)· a2 p(2)· · · an p(n).
Wyznacznik macierzy A oznaczamy det A lub |A|.
Definicja 11
Minorem stopnia r dowolnej macierzy A nazywamy wyznacznik macierzy postaci {aikjl}k∈[1,r] l∈[1,r].
Definicja 12
Jeżeli macierz A jest macierza kwadratow, a stopnia n to M, k l oznacza wyznacznik macierzy powstałej z macierzy A przez skreślenie k-tego wiersza i l-tej kolumny.
16 listopada 2018 9 / 35
WYZNACZNIKI
Twierdzenie 13
Dla macierzy A mamy |A| =
n
P
l=1
aj lAj l=
n
P
l=1
al kAl k.
Gdzie Ai j= (−1)i+j· Mi j
Twierdzenie 14
Wyznacznik macierzy A i macierzy transponowanej AT sa równe.,
Wyznacznik macierzy trójkatnej jest równy iloczynowi wyrazów na przek, atnej.,
Twierdzenie 15
Niech bed, a dane macierze kwadratowe A = {a, i j}i, j∈[1,n], B = {bi j}i j∈[1,n]
wtedy det (A B) = det A · det B.
16 listopada 2018 10 / 35
WYZNACZNIKI
Twierdzenie 13
Dla macierzy A mamy |A| =
n
P
l=1
aj lAj l=
n
P
l=1
al kAl k.
Gdzie Ai j= (−1)i+j· Mi j
Twierdzenie 14
Wyznacznik macierzy A i macierzy transponowanej AT sa równe.,
Wyznacznik macierzy trójkatnej jest równy iloczynowi wyrazów na przek, atnej.,
Twierdzenie 15
Niech bed, a dane macierze kwadratowe A = {a, i j}i, j∈[1,n], B = {bi j}i j∈[1,n]
wtedy det (A B) = det A · det B.
16 listopada 2018 10 / 35
WYZNACZNIKI
Twierdzenie 13
Dla macierzy A mamy |A| =
n
P
l=1
aj lAj l=
n
P
l=1
al kAl k.
Gdzie Ai j= (−1)i+j· Mi j
Twierdzenie 14
Wyznacznik macierzy A i macierzy transponowanej AT sa równe.,
Wyznacznik macierzy trójkatnej jest równy iloczynowi wyrazów na przek, atnej.,
Twierdzenie 15
Niech bed, a dane macierze kwadratowe A = {a, i j}i, j∈[1,n], B = {bi j}i j∈[1,n]
wtedy det (A B) = det A · det B.
16 listopada 2018 10 / 35
WYZNACZNIKI
Twierdzenie 13
Dla macierzy A mamy |A| =
n
P
l=1
aj lAj l=
n
P
l=1
al kAl k.
Gdzie Ai j= (−1)i+j· Mi j
Twierdzenie 14
Wyznacznik macierzy A i macierzy transponowanej AT sa równe.,
Wyznacznik macierzy trójkatnej jest równy iloczynowi wyrazów na przek, atnej.,
Twierdzenie 15
Niech bed, a dane macierze kwadratowe A = {a, i j}i, j∈[1,n], B = {bi j}i j∈[1,n]
wtedy det (A B) = det A · det B.
16 listopada 2018 10 / 35
WYZNACZNIKI
Twierdzenie 16
Jeżeli w wyznaczniku zmienimy kolejność dwóch wierszy lub kolumn to zmieni sie, znak wyznacznika.
Jeżeli w wyznaczniku wiersz lub kolumna składa sie z samych zer to wyznacznik, jest równy zero.
Jeżeli w wyznaczniku wiersz lub kolumne pomnożymy przez liczb, e to wyznacznik, pomnoży sie przez t, e liczb, e.,
Jeżeli w wyznaczniku dwa wiersze lub dwie kolumny są takie same to wyznacznik jest równy zero.
Jeżeli w wyznaczniku do wiersza lub kolumny dodamy kombinacje liniow, a, pozostałych wierszy lub odpowiednio kolumn to wyznacznik nie zmieni sie.,
16 listopada 2018 11 / 35
WYZNACZNIKI
Twierdzenie 16
Jeżeli w wyznaczniku zmienimy kolejność dwóch wierszy lub kolumn to zmieni sie, znak wyznacznika.
Jeżeli w wyznaczniku wiersz lub kolumna składa sie z samych zer to wyznacznik, jest równy zero.
Jeżeli w wyznaczniku wiersz lub kolumne pomnożymy przez liczb, e to wyznacznik, pomnoży sie przez t, e liczb, e.,
Jeżeli w wyznaczniku dwa wiersze lub dwie kolumny są takie same to wyznacznik jest równy zero.
Jeżeli w wyznaczniku do wiersza lub kolumny dodamy kombinacje liniow, a, pozostałych wierszy lub odpowiednio kolumn to wyznacznik nie zmieni sie.,
16 listopada 2018 11 / 35
WYZNACZNIKI
Twierdzenie 16
Jeżeli w wyznaczniku zmienimy kolejność dwóch wierszy lub kolumn to zmieni sie, znak wyznacznika.
Jeżeli w wyznaczniku wiersz lub kolumna składa sie z samych zer to wyznacznik, jest równy zero.
Jeżeli w wyznaczniku wiersz lub kolumne pomnożymy przez liczb, e to wyznacznik, pomnoży sie przez t, e liczb, e.,
Jeżeli w wyznaczniku dwa wiersze lub dwie kolumny są takie same to wyznacznik jest równy zero.
Jeżeli w wyznaczniku do wiersza lub kolumny dodamy kombinacje liniow, a, pozostałych wierszy lub odpowiednio kolumn to wyznacznik nie zmieni sie.,
16 listopada 2018 11 / 35
WYZNACZNIKI
Twierdzenie 16
Jeżeli w wyznaczniku zmienimy kolejność dwóch wierszy lub kolumn to zmieni sie, znak wyznacznika.
Jeżeli w wyznaczniku wiersz lub kolumna składa sie z samych zer to wyznacznik, jest równy zero.
Jeżeli w wyznaczniku wiersz lub kolumne pomnożymy przez liczb, e to wyznacznik, pomnoży sie przez t, e liczb, e.,
Jeżeli w wyznaczniku dwa wiersze lub dwie kolumny są takie same to wyznacznik jest równy zero.
Jeżeli w wyznaczniku do wiersza lub kolumny dodamy kombinacje liniow, a, pozostałych wierszy lub odpowiednio kolumn to wyznacznik nie zmieni sie.,
16 listopada 2018 11 / 35
WYZNACZNIKI
Twierdzenie 16
Jeżeli w wyznaczniku zmienimy kolejność dwóch wierszy lub kolumn to zmieni sie, znak wyznacznika.
Jeżeli w wyznaczniku wiersz lub kolumna składa sie z samych zer to wyznacznik, jest równy zero.
Jeżeli w wyznaczniku wiersz lub kolumne pomnożymy przez liczb, e to wyznacznik, pomnoży sie przez t, e liczb, e.,
Jeżeli w wyznaczniku dwa wiersze lub dwie kolumny są takie same to wyznacznik jest równy zero.
Jeżeli w wyznaczniku do wiersza lub kolumny dodamy kombinacje liniow, a, pozostałych wierszy lub odpowiednio kolumn to wyznacznik nie zmieni sie.,
16 listopada 2018 11 / 35
WYZNACZNIKI
Definicja 17
Macierza odwrotn, a do macierzy kwadratowej A nazywamy macierz kwadratow, a, A−1 taka, że AA, −1= A−1A = I, gdzie I jest macierza jednostkow, a.,
Twierdzenie 18
Jeżeli macierz kwadratowa A ma macierz odwrotna to det A 6= 0.,
Twierdzenie 19
Niech A bedzie macierz, a kwadratow, a stopnia n i niech det A 6= 0 wtedy istnieje,
macierz odwrotna A−1 oraz A−1 = 1
|A|
A11 . . . A1n . . . . An1 . . . Ann
T
.
16 listopada 2018 12 / 35
WYZNACZNIKI
Definicja 17
Macierza odwrotn, a do macierzy kwadratowej A nazywamy macierz kwadratow, a, A−1 taka, że AA, −1= A−1A = I, gdzie I jest macierza jednostkow, a.,
Twierdzenie 18
Jeżeli macierz kwadratowa A ma macierz odwrotna to det A 6= 0.,
Twierdzenie 19
Niech A bedzie macierz, a kwadratow, a stopnia n i niech det A 6= 0 wtedy istnieje,
macierz odwrotna A−1 oraz A−1 = 1
|A|
A11 . . . A1n . . . . An1 . . . Ann
T
.
16 listopada 2018 12 / 35
WYZNACZNIKI
Definicja 17
Macierza odwrotn, a do macierzy kwadratowej A nazywamy macierz kwadratow, a, A−1 taka, że AA, −1= A−1A = I, gdzie I jest macierza jednostkow, a.,
Twierdzenie 18
Jeżeli macierz kwadratowa A ma macierz odwrotna to det A 6= 0.,
Twierdzenie 19
Niech A bedzie macierz, a kwadratow, a stopnia n i niech det A 6= 0 wtedy istnieje, macierz odwrotna A−1 oraz A−1 = 1
|A|
A11 . . . A1n . . . . An1 . . . Ann
T
.
16 listopada 2018 12 / 35
WYZNACZNIKI
Dowód: Niech C = {ci j}i, j∈[1,n] bedzie iloczynem AA, −1 wtedy
|A|ci j =
n
P
l=1
ai lAj l= δi j· |A|.
Definicja 20
Rzedem macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m] nazywamy maksymalny stopień jej niezerowego minora.
Twierdzenie 21
Rzad macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m] nie zmieni sie jeżeli,
a) dodowolnej kolumny dodamy kombinacje liniow, a pozostałych kolumn ( to samo, dla wierszy ),
b) usuniemy kolumne złożon, a z samych zer ( to samo dla wierszy ),,
c) usuniemy wszystkie z wyjatkiem jednej kolumny proporcjonalne ( to samo dla, wierszy ),
d) zmienimy kolejność kolumn ( to samo dla wierszy ).
16 listopada 2018 13 / 35
WYZNACZNIKI
Dowód: Niech C = {ci j}i, j∈[1,n] bedzie iloczynem AA, −1 wtedy
|A|ci j =
n
P
l=1
ai lAj l= δi j· |A|.
Definicja 20
Rzedem macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m] nazywamy maksymalny stopień jej niezerowego minora.
Twierdzenie 21
Rzad macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m] nie zmieni sie jeżeli,
a) dodowolnej kolumny dodamy kombinacje liniow, a pozostałych kolumn ( to samo, dla wierszy ),
b) usuniemy kolumne złożon, a z samych zer ( to samo dla wierszy ),,
c) usuniemy wszystkie z wyjatkiem jednej kolumny proporcjonalne ( to samo dla, wierszy ),
d) zmienimy kolejność kolumn ( to samo dla wierszy ).
16 listopada 2018 13 / 35
WYZNACZNIKI
Dowód: Niech C = {ci j}i, j∈[1,n] bedzie iloczynem AA, −1 wtedy
|A|ci j =
n
P
l=1
ai lAj l= δi j· |A|.
Definicja 20
Rzedem macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m] nazywamy maksymalny stopień jej niezerowego minora.
Twierdzenie 21
Rzad macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m] nie zmieni sie jeżeli,
a) dodowolnej kolumny dodamy kombinacje liniow, a pozostałych kolumn ( to samo, dla wierszy ),
b) usuniemy kolumne złożon, a z samych zer ( to samo dla wierszy ),,
c) usuniemy wszystkie z wyjatkiem jednej kolumny proporcjonalne ( to samo dla, wierszy ),
d) zmienimy kolejność kolumn ( to samo dla wierszy ).
16 listopada 2018 13 / 35
WYZNACZNIKI
Dowód: Niech C = {ci j}i, j∈[1,n] bedzie iloczynem AA, −1 wtedy
|A|ci j =
n
P
l=1
ai lAj l= δi j· |A|.
Definicja 20
Rzedem macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m] nazywamy maksymalny stopień jej niezerowego minora.
Twierdzenie 21
Rzad macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m] nie zmieni sie jeżeli,
a) dodowolnej kolumny dodamy kombinacje liniow, a pozostałych kolumn ( to samo, dla wierszy ),
b) usuniemy kolumne złożon, a z samych zer ( to samo dla wierszy ),,
c) usuniemy wszystkie z wyjatkiem jednej kolumny proporcjonalne ( to samo dla, wierszy ),
d) zmienimy kolejność kolumn ( to samo dla wierszy ).
16 listopada 2018 13 / 35
WYZNACZNIKI
Dowód: Niech C = {ci j}i, j∈[1,n] bedzie iloczynem AA, −1 wtedy
|A|ci j =
n
P
l=1
ai lAj l= δi j· |A|.
Definicja 20
Rzedem macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m] nazywamy maksymalny stopień jej niezerowego minora.
Twierdzenie 21
Rzad macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m] nie zmieni sie jeżeli,
a) dodowolnej kolumny dodamy kombinacje liniow, a pozostałych kolumn ( to samo, dla wierszy ),
b) usuniemy kolumne złożon, a z samych zer ( to samo dla wierszy ),,
c) usuniemy wszystkie z wyjatkiem jednej kolumny proporcjonalne ( to samo dla, wierszy ),
d) zmienimy kolejność kolumn ( to samo dla wierszy ).
16 listopada 2018 13 / 35
WYZNACZNIKI
Dowód: Niech C = {ci j}i, j∈[1,n] bedzie iloczynem AA, −1 wtedy
|A|ci j =
n
P
l=1
ai lAj l= δi j· |A|.
Definicja 20
Rzedem macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m] nazywamy maksymalny stopień jej niezerowego minora.
Twierdzenie 21
Rzad macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m] nie zmieni sie jeżeli,
a) dodowolnej kolumny dodamy kombinacje liniow, a pozostałych kolumn ( to samo, dla wierszy ),
b) usuniemy kolumne złożon, a z samych zer ( to samo dla wierszy ),,
c) usuniemy wszystkie z wyjatkiem jednej kolumny proporcjonalne ( to samo dla, wierszy ),
d) zmienimy kolejność kolumn ( to samo dla wierszy ).
16 listopada 2018 13 / 35
WYZNACZNIKI
Dowód: Niech C = {ci j}i, j∈[1,n] bedzie iloczynem AA, −1 wtedy
|A|ci j =
n
P
l=1
ai lAj l= δi j· |A|.
Definicja 20
Rzedem macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m] nazywamy maksymalny stopień jej niezerowego minora.
Twierdzenie 21
Rzad macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m] nie zmieni sie jeżeli,
a) dodowolnej kolumny dodamy kombinacje liniow, a pozostałych kolumn ( to samo, dla wierszy ),
b) usuniemy kolumne złożon, a z samych zer ( to samo dla wierszy ),,
c) usuniemy wszystkie z wyjatkiem jednej kolumny proporcjonalne ( to samo dla, wierszy ),
d) zmienimy kolejność kolumn ( to samo dla wierszy ).
16 listopada 2018 13 / 35
WYZNACZNIKI
Dowód: Niech C = {ci j}i, j∈[1,n] bedzie iloczynem AA, −1 wtedy
|A|ci j =
n
P
l=1
ai lAj l= δi j· |A|.
Definicja 20
Rzedem macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m] nazywamy maksymalny stopień jej niezerowego minora.
Twierdzenie 21
Rzad macierzy A = {a, i j}i∈[1,n] j∈[1,m] nie zmieni sie jeżeli,
a) dodowolnej kolumny dodamy kombinacje liniow, a pozostałych kolumn ( to samo, dla wierszy ),
b) usuniemy kolumne złożon, a z samych zer ( to samo dla wierszy ),,
c) usuniemy wszystkie z wyjatkiem jednej kolumny proporcjonalne ( to samo dla, wierszy ),
d) zmienimy kolejność kolumn ( to samo dla wierszy ).
16 listopada 2018 13 / 35
UKŁADY RÓWNAŃ
Definicja 22
Macierza układu równań liniowych ( układu równań pierwszego stopnia ),
(?)
a1 1x1+ a1 2x2+ · · · + a1 nxn = b1
a2 1x1+ a2 2x2+ · · · + a2 nxn = b2 . . . . am 1x1+ am 2x2+ · · · + am nxn = bm nazywamy macierz
A = {ai j}i∈[1,m] j∈[1,n],
a macierza uzupełnion, a tego układu nazywamy macierz,
(??)
a11 a12 . . . a1n b1 . . . . am1 am2 . . . amn bm
.
16 listopada 2018 14 / 35
UKŁADY RÓWNAŃ
Definicja 22
Macierza układu równań liniowych ( układu równań pierwszego stopnia ),
(?)
a1 1x1+ a1 2x2+ · · · + a1 nxn = b1
a2 1x1+ a2 2x2+ · · · + a2 nxn = b2 . . . . am 1x1+ am 2x2+ · · · + am nxn = bm nazywamy macierz
A = {ai j}i∈[1,m] j∈[1,n],
a macierza uzupełnion, a tego układu nazywamy macierz,
(??)
a11 a12 . . . a1n b1 . . . . am1 am2 . . . amn bm
.
16 listopada 2018 14 / 35
UKŁADY RÓWNAŃ
Definicja 22
Macierza układu równań liniowych ( układu równań pierwszego stopnia ),
(?)
a1 1x1+ a1 2x2+ · · · + a1 nxn = b1
a2 1x1+ a2 2x2+ · · · + a2 nxn = b2 . . . . am 1x1+ am 2x2+ · · · + am nxn = bm nazywamy macierz
A = {ai j}i∈[1,m] j∈[1,n],
a macierza uzupełnion, a tego układu nazywamy macierz,
(??)
a11 a12 . . . a1n b1 . . . . am1 am2 . . . amn bm
.
16 listopada 2018 14 / 35
UKŁADY RÓWNAŃ
Definicja 22
Macierza układu równań liniowych ( układu równań pierwszego stopnia ),
(?)
a1 1x1+ a1 2x2+ · · · + a1 nxn = b1
a2 1x1+ a2 2x2+ · · · + a2 nxn = b2 . . . . am 1x1+ am 2x2+ · · · + am nxn = bm nazywamy macierz
A = {ai j}i∈[1,m] j∈[1,n],
a macierza uzupełnion, a tego układu nazywamy macierz,
(??)
a11 a12 . . . a1n b1 . . . . am1 am2 . . . amn bm
.
16 listopada 2018 14 / 35
UKŁADY RÓWNAŃ
Definicja 23
Dwa układy równań nazywamy równoważnymi wtw gdy mają te same zbory rozwiązań.
Twierdzenie 24
Układ równań (?) ma rozwiązanie wtedy i tylko wtedy gdy rząd macierzy tego układu jest równy rzędowi macierzy uzupełnionej.
16 listopada 2018 15 / 35
UKŁADY RÓWNAŃ
Definicja 23
Dwa układy równań nazywamy równoważnymi wtw gdy mają te same zbory rozwiązań.
Twierdzenie 24
Układ równań (?) ma rozwiązanie wtedy i tylko wtedy gdy rząd macierzy tego układu jest równy rzędowi macierzy uzupełnionej.
16 listopada 2018 15 / 35
UKŁADY RÓWNAŃ
Definicja 23
Dwa układy równań nazywamy równoważnymi wtw gdy mają te same zbory rozwiązań.
Twierdzenie 24
Układ równań (?) ma rozwiązanie wtedy i tylko wtedy gdy rząd macierzy tego układu jest równy rzędowi macierzy uzupełnionej.
16 listopada 2018 15 / 35
UKŁADY RÓWNAŃ
Twierdzenie 25
Niech dany bedzie układ równań liniowych,
(? ? ?)
a1 1x1+ a1 2x2+ · · · + a1 nxn= b1
a2 1x1+ a2 2x2+ · · · + a2 nxn= b2 . . . . an 1x1+ an 2x2+ · · · + an nxn= bn i niech rzad macierzy tego układu jest równy n.,
Wtedy ma on dokładnie jedno rozwiazanie dane wzorami x, j =WWj, gdzie W = det{a}i j, a
Wi= det
a11 . . . a1 i−1 b1 a1 i+1 . . . a1n
. . . a . . . an1 . . . a3 i−1 an a3 i+1 . . . ann
16 listopada 2018 16 / 35
UKŁADY RÓWNAŃ
Twierdzenie 25
Niech dany bedzie układ równań liniowych,
(? ? ?)
a1 1x1+ a1 2x2+ · · · + a1 nxn= b1
a2 1x1+ a2 2x2+ · · · + a2 nxn= b2 . . . . an 1x1+ an 2x2+ · · · + an nxn= bn i niech rzad macierzy tego układu jest równy n.,
Wtedy ma on dokładnie jedno rozwiazanie dane wzorami x, j =WWj, gdzie W = det{a}i j, a
Wi= det
a11 . . . a1 i−1 b1 a1 i+1 . . . a1n
. . . a . . . an1 . . . a3 i−1 an a3 i+1 . . . ann
16 listopada 2018 16 / 35
UKŁADY RÓWNAŃ
Twierdzenie 25
Niech dany bedzie układ równań liniowych,
(? ? ?)
a1 1x1+ a1 2x2+ · · · + a1 nxn= b1
a2 1x1+ a2 2x2+ · · · + a2 nxn= b2 . . . . an 1x1+ an 2x2+ · · · + an nxn= bn i niech rzad macierzy tego układu jest równy n.,
Wtedy ma on dokładnie jedno rozwiazanie dane wzorami x, j =WWj, gdzie W = det{a}i j, a
Wi= det
a11 . . . a1 i−1 b1 a1 i+1 . . . a1n
. . . a . . . an1 . . . a3 i−1 an a3 i+1 . . . ann
16 listopada 2018 16 / 35