Foto de http://haberhabermagdis.blogspot.com.es/
MATRICES E DETERMINANTES
Definición de matriz
Chámase matriz de dimensión mxn a unha táboa rectangular
  formada por m filas e n columnas de números reais:




      aij representa o elemento que está na fila i e na columna j
      o elemento a25 será o elemento da fila 2 e columna 5.
TIPOS DE MATRICES

Matriz fila:   ( a11   a12   a13  a1n )
                                           Matriz cadrada:
                               a11 
                               
                               a21 
                              a 
Matriz columna:                31 
                                
                              a 
                               m1 
 Matriz nula
TIPOS DE MATRICES


Matriz diagonal:


Matriz unidade ou identidade:




 Matriz Triangular:




     matriz triangular inferior   matriz triangular superior
MATRIZ TRASPOSTA

    Chámase TRASPOSTA dunha matriz A, a matriz que se
     obtén ao cambiar na matriz A as filas polas columnas




Matriz simétrica: Unha matriz cadrada A é simétrica cando A = At
Matriz antisimétrica: Unha matriz cadrada é antisimétrica cando -A = At
SUMA E DIFERENCIA DE
               MATRICES



                                non se poden sumar.




A + (B + C) = (A + B) + C        Propiedade Asociativa

A+B=B+A                           Propiedade conmutativa


A + 0 = A (0 é a matriz nula)     Matriz Nula
PRODUCTO DUNHA MATRIZ POR UN
          NÚMERO




   PROPIEDADES PRODUCTO DUN Nº POR UNHA MATRIZ

                   a.(b.A)=(a.b).A

                  a.(A+B)=a-A+a.B

                  (a+b).A=a.A+b.A

                       1.A=A
PRODUCTO DE MATRICES




PROPIEDADES DO PRODUCTO DE MATRICES
ASOCIATIVA:    (A.B).C=A.(B.C).
DISTRIBUTIVA : A.(B+C) = A.B+A.C.
               (A+B).C = A.C+B.C..
NON É CONMUTATIVO : A.B ≠ B. A.
DETERMINANTE DUNHA MATRIZ
         CADRADA
Determinante de orden 2




 Determinante de orden 3
DETERMINANTE DE ORDEN n

           MENOR COMPLEMENTARIO. ADXUNTO.
   Sexa A unha matriz cadrada de orden n, chámase menor
    complementario do elemento aij ao       determinante da
    matriz que resulta o suprimir en A a fila i e a columna j,
    designase M   ij




   Chámase adxunto do elemento aij e denotase Aij a

                Aij= (-1)   i+ j
                                   Mij



   Defínese determinante de A como a suma dos elementos
    dunha liña polos seus respectivos adxuntos.
PROPIEDADES DOS
                  DETERMINANTES
Todas as propiedades que se enuncian para filas tamén son certas para
   columnas.
   Se se multiplican todos os elementos dunha fila por un nº o determinante
    queda multiplicado por dito número.
   Se se permutan dúas filas o determinante cambia de signo.
   Se todos os elementos dunha fila son 0 o determinante é 0.
   Se dúas filas son iguais ou proporcionais o determinante é 0.
   Se cada elemento dunha fila é suma de 2 sumandos , o determinante é igual
    á suma de dous determinantes que teñan nesa fila os primeiros e os
    segundos sumandos respectivamente e nas demais os mesmos elementos
    que o determinante inicial.
   Se a unha fila se lle suma un múltiplo doutra o determinante non varía.
   Se as filas son linearmente dependentes o determinante é 0.
MATRIZ INVERSA

Chámase inversa dunha matriz cadrada A de orden n a outra
matriz de orden n, B que verifique que A·B = B· A = I n
Unha matriz cadrada ten inversa cando e só cando o seu
determinante é distinto de 0

 Unha matriz cadrada que ten inversa dise que é inversible ou

 regular; en caso contrario recibe o nome de singular.

Hai varios métodos para calcular a matriz inversa dunha matriz dada:


       método de Gauss
       Usando determinantes
       Directamente
Cálculo Directo da Matriz Inversa
Dada a matriz                 buscamos unha matriz que cumpra A·A-1 = I2, é dicir




Para elo propoñemos o sistema de ecuacións:




 A matriz que se calculou realmente sería a inversa pola "dereita", pero é fácil
 comprobar que tamén cumpre A-1 · A = I, co que é realmente a inversa de A.
Cálculo de la Matriz Inversa por
  Queremos calcular a inversa de
                                                   el método de Gauss - Jordan
  1º.- Escribese a matriz A seguida da matriz identidade,

2º.- Triangularizamos a matriz A de arriba a abaixo e realizamos as mesmas operacións na matriz da dereita




     Como podemos observar o rango da matriz A é máximo (neste caso 3), polo tanto a matriz A ten inversa,
     ímola calcular

  3º.- Triangularizamos a matriz de abaixo a arriba, realizando as mesmas operacións na matriz da dereita




  4º.- Por último divídese cada fila polo elemento diagonal correspondiente.
Cálculo da matriz inversa usando
               determinantes
 −1 1
A =   (adxA)t
    A
RANGO DUNHA MATRIZ

Chámase “menor” de orden p dunha matriz ao
determinante que resulta de eliminar certas filas e columnas
ata quedar una matriz cadrada de orden p.
É dicir, ao determinante de calquera submatriz cadrada de A

Nunha matriz A m×n pode haber varios menores de orden
p.
Definición:
Rango dunha matriz é a orde do maior menor non nulo que
se poida formar na matriz.
Consecuencia
O rango non pode ser maior ao número de filas ou de
columnas.
RANGO DUNHA MATRIZ
 Vectores fila dunha matriz:
 As filas dunha matriz poden ser consideradas como vectores. É posible que
 sexan linealmente Independentes (L.I.) e é posible que uns dependan
 linealmente de outros. Por exemplo:
   2 3 2 5
A=
  1 3 4 2              As súas dúas son linealmente independentes
          
    1    3
          
    2    1        As dúas primeiras líñas son L.I., as outras dúas dependen
  B=
      0   5        linealmente das primeiras
          
    3    4
                          F 3 = 2 ⋅ F1 − F 2          F 4 = F1 + F 2

     1 5     3
                    As dúas primeiras filas son L.I. a terceira depende linealmente das
 C = 9 0     2
                      dúas primeiras
      8 − 5 − 1
                                                   F 2 − F1 = F 3
Chámase rango dunha matriz ao número de filas Linealmente Independentes
RANGO DUNHA MATRIZ

Vectores columna dunha matriz:
Tamén as columnas dunha matriz poden ser consideradas como vectores.
Poderíamos definir rango da matriz como o número de columnas linealmente
independentes, pero aparece a dúbida de se esa definición pode contradecir á
anterior.
Teorema
Nunha matriz o número de filas L.I. coincide co número de
columnas L.I.



Rango dunha matriz é o número de filas, ou columnas,
linealmente independentes.
RANGO DUNHA MATRIZ

O rango dunha matriz podémolo calcular por dous métodos
diferentes:



          Polo método de Gauss

          Usando Determinantes
Cálculo do rango: método de Gauss

 Se se permutan dúas filas o rango non
  varía
 Se se multiplica unha fila por un nº non
  nulo o rango non varía
 Se a unha fila se lle suma ou resta outra
  paralela o rango non varía
Cálculo do rango dunha matriz polo
         método de Gauss
Cálculo do rango dunha matriz polo
         método de Gauss
Cálculo de rango por determinantes

Matrices e determinantes

  • 1.
  • 2.
    MATRICES E DETERMINANTES Definiciónde matriz Chámase matriz de dimensión mxn a unha táboa rectangular formada por m filas e n columnas de números reais: aij representa o elemento que está na fila i e na columna j o elemento a25 será o elemento da fila 2 e columna 5.
  • 3.
    TIPOS DE MATRICES Matrizfila: ( a11 a12 a13  a1n ) Matriz cadrada:  a11     a21  a  Matriz columna:  31     a   m1  Matriz nula
  • 4.
    TIPOS DE MATRICES Matrizdiagonal: Matriz unidade ou identidade: Matriz Triangular: matriz triangular inferior matriz triangular superior
  • 5.
    MATRIZ TRASPOSTA Chámase TRASPOSTA dunha matriz A, a matriz que se obtén ao cambiar na matriz A as filas polas columnas Matriz simétrica: Unha matriz cadrada A é simétrica cando A = At Matriz antisimétrica: Unha matriz cadrada é antisimétrica cando -A = At
  • 6.
    SUMA E DIFERENCIADE MATRICES non se poden sumar. A + (B + C) = (A + B) + C Propiedade Asociativa A+B=B+A Propiedade conmutativa A + 0 = A (0 é a matriz nula) Matriz Nula
  • 7.
    PRODUCTO DUNHA MATRIZPOR UN NÚMERO PROPIEDADES PRODUCTO DUN Nº POR UNHA MATRIZ a.(b.A)=(a.b).A a.(A+B)=a-A+a.B (a+b).A=a.A+b.A 1.A=A
  • 8.
    PRODUCTO DE MATRICES PROPIEDADESDO PRODUCTO DE MATRICES ASOCIATIVA: (A.B).C=A.(B.C). DISTRIBUTIVA : A.(B+C) = A.B+A.C. (A+B).C = A.C+B.C.. NON É CONMUTATIVO : A.B ≠ B. A.
  • 9.
    DETERMINANTE DUNHA MATRIZ CADRADA Determinante de orden 2 Determinante de orden 3
  • 10.
    DETERMINANTE DE ORDENn MENOR COMPLEMENTARIO. ADXUNTO.  Sexa A unha matriz cadrada de orden n, chámase menor complementario do elemento aij ao determinante da matriz que resulta o suprimir en A a fila i e a columna j, designase M ij  Chámase adxunto do elemento aij e denotase Aij a Aij= (-1) i+ j Mij  Defínese determinante de A como a suma dos elementos dunha liña polos seus respectivos adxuntos.
  • 11.
    PROPIEDADES DOS DETERMINANTES Todas as propiedades que se enuncian para filas tamén son certas para columnas.  Se se multiplican todos os elementos dunha fila por un nº o determinante queda multiplicado por dito número.  Se se permutan dúas filas o determinante cambia de signo.  Se todos os elementos dunha fila son 0 o determinante é 0.  Se dúas filas son iguais ou proporcionais o determinante é 0.  Se cada elemento dunha fila é suma de 2 sumandos , o determinante é igual á suma de dous determinantes que teñan nesa fila os primeiros e os segundos sumandos respectivamente e nas demais os mesmos elementos que o determinante inicial.  Se a unha fila se lle suma un múltiplo doutra o determinante non varía.  Se as filas son linearmente dependentes o determinante é 0.
  • 12.
    MATRIZ INVERSA Chámase inversadunha matriz cadrada A de orden n a outra matriz de orden n, B que verifique que A·B = B· A = I n Unha matriz cadrada ten inversa cando e só cando o seu determinante é distinto de 0 Unha matriz cadrada que ten inversa dise que é inversible ou regular; en caso contrario recibe o nome de singular. Hai varios métodos para calcular a matriz inversa dunha matriz dada: método de Gauss Usando determinantes Directamente
  • 13.
    Cálculo Directo daMatriz Inversa Dada a matriz buscamos unha matriz que cumpra A·A-1 = I2, é dicir Para elo propoñemos o sistema de ecuacións: A matriz que se calculou realmente sería a inversa pola "dereita", pero é fácil comprobar que tamén cumpre A-1 · A = I, co que é realmente a inversa de A.
  • 14.
    Cálculo de laMatriz Inversa por Queremos calcular a inversa de el método de Gauss - Jordan 1º.- Escribese a matriz A seguida da matriz identidade, 2º.- Triangularizamos a matriz A de arriba a abaixo e realizamos as mesmas operacións na matriz da dereita Como podemos observar o rango da matriz A é máximo (neste caso 3), polo tanto a matriz A ten inversa, ímola calcular 3º.- Triangularizamos a matriz de abaixo a arriba, realizando as mesmas operacións na matriz da dereita 4º.- Por último divídese cada fila polo elemento diagonal correspondiente.
  • 15.
    Cálculo da matrizinversa usando determinantes −1 1 A = (adxA)t A
  • 16.
    RANGO DUNHA MATRIZ Chámase“menor” de orden p dunha matriz ao determinante que resulta de eliminar certas filas e columnas ata quedar una matriz cadrada de orden p. É dicir, ao determinante de calquera submatriz cadrada de A Nunha matriz A m×n pode haber varios menores de orden p. Definición: Rango dunha matriz é a orde do maior menor non nulo que se poida formar na matriz. Consecuencia O rango non pode ser maior ao número de filas ou de columnas.
  • 17.
    RANGO DUNHA MATRIZ Vectores fila dunha matriz: As filas dunha matriz poden ser consideradas como vectores. É posible que sexan linealmente Independentes (L.I.) e é posible que uns dependan linealmente de outros. Por exemplo:  2 3 2 5 A= 1 3 4 2 As súas dúas son linealmente independentes   1 3   2 1 As dúas primeiras líñas son L.I., as outras dúas dependen B= 0 5 linealmente das primeiras   3 4   F 3 = 2 ⋅ F1 − F 2 F 4 = F1 + F 2 1 5 3   As dúas primeiras filas son L.I. a terceira depende linealmente das C = 9 0 2 dúas primeiras  8 − 5 − 1   F 2 − F1 = F 3 Chámase rango dunha matriz ao número de filas Linealmente Independentes
  • 18.
    RANGO DUNHA MATRIZ Vectorescolumna dunha matriz: Tamén as columnas dunha matriz poden ser consideradas como vectores. Poderíamos definir rango da matriz como o número de columnas linealmente independentes, pero aparece a dúbida de se esa definición pode contradecir á anterior. Teorema Nunha matriz o número de filas L.I. coincide co número de columnas L.I. Rango dunha matriz é o número de filas, ou columnas, linealmente independentes.
  • 19.
    RANGO DUNHA MATRIZ Orango dunha matriz podémolo calcular por dous métodos diferentes:  Polo método de Gauss  Usando Determinantes
  • 20.
    Cálculo do rango:método de Gauss  Se se permutan dúas filas o rango non varía  Se se multiplica unha fila por un nº non nulo o rango non varía  Se a unha fila se lle suma ou resta outra paralela o rango non varía
  • 21.
    Cálculo do rangodunha matriz polo método de Gauss
  • 22.
    Cálculo do rangodunha matriz polo método de Gauss
  • 23.
    Cálculo de rangopor determinantes