40132

Матрицы

Доклад

Менеджмент, консалтинг и предпринимательство

Матрицы. Определение умножение матриц на число и сложение их умножение матриц ранг матрицы и его нахождение путем элементарных преобразований вычисление обратной матрицы по формулам и методом исключения. Матрицы – это прямоугольные таблицы элементов из m строк и n строк. m n – порядки матрицы они определяют размерность матрицы Обозначение: Если m = n то матрица называется квадратной.

Русский

2013-10-15

93 KB

1 чел.

1. Матрицы. Определение, умножение матриц на число и сложение их, умножение матриц, ранг матрицы и его нахождение путем элементарных преобразований, вычисление обратной матрицы по формулам и методом исключения.

Матрицы – это прямоугольные таблицы элементов из m строк и n строк.

m, n – порядки матрицы, они определяют размерность матрицы

Обозначение:

Если m = n, то матрица называется квадратной. В случае квадратной матрицы вводятся понятия главной и побочной диагонали матрицы (главная: i = j; побочная: i = n - j + 1).

[Равенство двух матриц] A = B, если

1) dim A = dim B

2)  

Основные операции над матрицами:

  1.  Пусть dim A = dim B (необходимое условие), тогда суммой матриц А и В называется новая матрица Сmn: сij=aij+bij . (1)

Обозначение:

Операция получения суммы называется сложением.

Свойства операции сложения:

1 А+В=В+А (коммутативность)  

2 (А+В)+С = А+(В+С)  (ассоциативность)

Док-во очевидным образом из определения.

  1.  Произведение матрицы А на число R называется матрица С: cij = aij   (2)

Обозначение:  (по определению, доказывать не надо)

Свойства:

1 ()А = (А)  (ассоциативность)

2 (А+В) = А+В (дистрибутивность относительно сложения матриц)  

3 (+)А = А+А (дистрибутивность относительно сложения чисел)

Док-во из определения, расписываются левые и правые части и сравниваются.

ЗАМ: Разностью матриц А и В называется матрица С:  С + В = А. Обозначение . Имеет место:

  1.  Умножение матрицы на матрицу (перемножение матриц)

Произведением матрицы Аmn на матрицу Вnp называется матрица Сmp:  (3)

Обозначение:

(Строка i матрицы А умножается на столбец j матрицы В в смысле скалярного произведения)

Свойства:

1 (АВ)С=А(ВС)   (ассоциативность)

2 А(В+С) = АВ+АС

   (А+В)С = АС+ВС   (дистрибутивность)

Док-во через сравнение размерностей прав и лев частей. Докажем 2:

ЗАМ: Произведения АВ и ВА определены и имеют одну и туже размерность лишь тогда, когда, А и В – квадратные матрицы одного и того же порядка. Для таких матриц можно исследовать коммутативность.  Вообще говоря, коммутативность не выполняется АВВА. Можно показать на простых примерах. Имеются некоторые частные случаи, когда коммутативность выполняется:

Если D = Dn – диагональная матрица, то

В частности если D = E  и  D = 0.

Ранг матрицыmax порядок отличных от 0 миноров r(A)=rang(A).

Из Т. о базисном миноре следует, что ранг матрицы есть max число линейно независимых строк или столбцов. Находят ранг несколькими способами:

1. методом элементарных преобразований. Используют тот факт, что элементарные преобразования матрицы не меняют ее ранг. Элементарные преобразования:

  •  перестановка любых двух строк (столбцов)
  •  умножение любой строки (столбца) на любое число, не равного 0
  •  умножение любой строки (столбца) на любое число и прибавление полученного результата к любой строке (столбцу)

Используя элементарные преобразования, приводят матрицу к треугольному виду, более того можно привести к диагональному виду.

2. метод окаймляющих миноров. Пусть в матрице найден , тогда рассматривают лишь те миноры (k + 1) порядка, которые содержат в себе .

Если все такие миноры = 0, то r(A) = k.  Если же среди них , то процесс повторяется.

Обратная матрица.

A = (Аnn)

Матрица В называется правой обратной к А, если АВ = Е

Матрица C называется  левой обратной к А, если СА = Е.

Если В и С существует, то В = С.

Если А – невырожденная (), то вместо «левой» и «правой» говорят просто об обратной матрице к А. Таким образом, обратная матрица В определяется отношением:

АВ = ВА = Е.

Из этого равенства видно, что А и В взаимообратные, А = В-1 и В = А-1

Нахождение обратной матрицы

1. По формулам:

Вычисляется det A,

Если det A0, то вычисляется P=PAij – алгебраическое дополнение), 

В=РТ,

.

2. Метод исключения (на основе метода Гаусса)

Образуем систему линейных уравнений , (1)

АХ=У.  (2)

X – неизвестные

Y – условно считаются известными.

По теореме Крамера система имеет единственное решение (так как )

Для построения обратной матрицы систему (2) решаем методом Гаусса, т.е. методом последовательного исключения:

,

Х=ВУ,

С другой стороны, с учетом (2) Х= А-1У. Так как решение единственно, то В= А-1.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

32568. Программаторы 43.12 KB
  Программаторы – это устройства, предназначенные для ввода управляющих программ, их редактирования и отладки, параметрирования системы
32569. Программно-математическое обеспечение (ПМО) контроллеров 248.4 KB
  Алгоритм программы Монитор Прикладное промышленное программное обеспечение Прикладное программное обеспечение рассмотрим на примере SIMTIC Soft фирмы Siemens – это система тесно связанных инструментальных средств для программирования и обслуживания систем автоматизации SIMTIC S7 C7 а также систем компьютерного управления SIMTIC WinC. Интегрирование всех пакетов программ в единый интерфейс позволяет существенно повысить эффективность использования промышленного программного обеспечения SIMTIC и использовать однородные операции на всех...
32570. АСУ ТП на базе промышленных сетей 218.52 KB
  В условиях бурно растущего производства микропроцессорных устройств альтернативным решением стали цифровые промышленные сети Fieldbus состоящие из многих узлов обмен между которыми производится цифровым способом. Использование промышленной сети позволяет расположить узлы в качестве которых выступают контроллеры и интеллектуальные устройства вводавывода максимально приближенно к оконечным устройствам датчикам и исполнительным механизмам благодаря чему длина аналоговых линий сокращается до минимума. Каждый узел промышленной сети...
32571. Общие сведения о ТСА. Основные понятия и определения 15.82 KB
  Основные понятия и определения Целью курса Технические средства автоматизации ТСА является изучение элементной базы систем автоматического управления технологическими процессами. Элемент устройство – конструктивно законченное техническое изделие предназначенное для выполнения определённых функций в системах автоматизации измерение передача сигнала хранение информации ее обработка выработка команд управления и т. Система автоматического управления САУ – совокупность технических устройств и программнотехнических средств...
32572. Тенденции развития ТСА 29.04 KB
  Увеличение функциональных возможностей ТСА: – в функции управлении от простейшего пуска останова и автоматического реверса к цикловому и числовому программному и адаптивному управлению; – в функции сигнализации от простейших лампочек до текстовых и графических дисплеев; – в функции диагностики от индикации обрыва цепи до программного тестирования всей системы автоматики; – в функции связи с другими системами от проводной связи до сетевых промышленных средств.
32573. Классификация ТСА по функциональному назначению в САУ 51.78 KB
  Классификация ТСА по функциональному назначению в САУ: СУ – система управления; ОУ – объект управления; КС – каналы связи; ЗУ – задающие устройства; УПИ – устройства переработки информации; УсПУ – усилительнопреобразовательные устройства; УОИ – устройства отображения информации; ИМ – исполнительные механизмы; РО – рабочие органы; КУ – контрольные устройства; Д – датчики; ВП – вторичные преобразователи.
32574. Основные принципы построения ТСА 15.47 KB
  Удовлетворение потребностей столь различных по качеству и сложности СУ в средствах автоматизации при их индивидуальной разработке и изготовлении сделало бы проблему автоматизации необозримой а номенклатуру приборов и устройств автоматики практически беспредельной. [24] В конце 50х годов в СССР была сформулирована проблема создания единой для всей страны Государственной Системы промышленных Приборов и средств автоматизации ГСП – представляющей рационально организованную совокупность приборов и устройств удовлетворяющих принципам типизации...
32575. Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) 14.22 KB
  ГСП имеет единые параметры входных и выходных сигналов а также унифицированные габаритные присоединительные размеры. По принадлежности к ГСП приборы и устройства подразделяются на три группы: системные отвечающие всем без исключения требованиям ГСП; локального применения по назначению техническим и эксплуатационным характеристикам и конструктивным особенностям отвечающие требованиям ГСП но не предназначенные для совместной работы в системах автоматического контроля регулирования и управления с другими изделиями ГСП и не...