Dr Maciej Grzesiak, Instytut...

Preview:

Citation preview

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dr Maciej Grzesiak, Instytut Matematyki

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Treść wykładu

Macierze. Działania na macierzach.

Wyznacznik macierzy.

Własności wyznacznika.

Układy Cramera.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Definicja macierzy

Niech K będzie ciałem (najczęściej R lub C).

Jeżeli każdej uporządkowanej parze liczb naturalnych (i , j),1 ¬ i ¬ m, 1 ¬ j ¬ n jest przyporządkowany dokładnie jedenelement aij ciała K,to mówimy, że jest określona macierz prostokątna A = [aij ] typum × n.Macierz zapisujemy w postaci tablicy, np.:

A =

a11 a12 · · · a1na21 a22 · · · a2n. . . . . . . . . . . . . . . . . . .am1 am2 · · · amn

.Rzędy poziome tej tablicy nazywamy wierszami, a rzędy pionowe— kolumnami.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Definicja macierzy

Niech K będzie ciałem (najczęściej R lub C).Jeżeli każdej uporządkowanej parze liczb naturalnych (i , j),1 ¬ i ¬ m, 1 ¬ j ¬ n jest przyporządkowany dokładnie jedenelement aij ciała K,to mówimy, że jest określona macierz prostokątna A = [aij ] typum × n.

Macierz zapisujemy w postaci tablicy, np.:

A =

a11 a12 · · · a1na21 a22 · · · a2n. . . . . . . . . . . . . . . . . . .am1 am2 · · · amn

.Rzędy poziome tej tablicy nazywamy wierszami, a rzędy pionowe— kolumnami.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Definicja macierzy

Niech K będzie ciałem (najczęściej R lub C).Jeżeli każdej uporządkowanej parze liczb naturalnych (i , j),1 ¬ i ¬ m, 1 ¬ j ¬ n jest przyporządkowany dokładnie jedenelement aij ciała K,to mówimy, że jest określona macierz prostokątna A = [aij ] typum × n.Macierz zapisujemy w postaci tablicy, np.:

A =

a11 a12 · · · a1na21 a22 · · · a2n. . . . . . . . . . . . . . . . . . .am1 am2 · · · amn

.

Rzędy poziome tej tablicy nazywamy wierszami, a rzędy pionowe— kolumnami.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Definicja macierzy

Niech K będzie ciałem (najczęściej R lub C).Jeżeli każdej uporządkowanej parze liczb naturalnych (i , j),1 ¬ i ¬ m, 1 ¬ j ¬ n jest przyporządkowany dokładnie jedenelement aij ciała K,to mówimy, że jest określona macierz prostokątna A = [aij ] typum × n.Macierz zapisujemy w postaci tablicy, np.:

A =

a11 a12 · · · a1na21 a22 · · · a2n. . . . . . . . . . . . . . . . . . .am1 am2 · · · amn

.Rzędy poziome tej tablicy nazywamy wierszami, a rzędy pionowe— kolumnami.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Rodzaje macierzy

Gdy m = n macierz nazywamy kwadratową.

O elementach aii macierzy kwadratowej A mówimy, że tworząprzekątną główną.

A =

2 4 0 96 4 5 11 1 3 59 8 7 6

.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Rodzaje macierzy

Gdy m = n macierz nazywamy kwadratową.O elementach aii macierzy kwadratowej A mówimy, że tworząprzekątną główną.

A =

2 4 0 96 4 5 11 1 3 59 8 7 6

.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Rodzaje macierzy

Gdy m = n macierz nazywamy kwadratową.O elementach aii macierzy kwadratowej A mówimy, że tworząprzekątną główną.

A =

2 4 0 96 4 5 11 1 3 59 8 7 6

.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Rodzaje macierzy

Macierz, w której aij = 0 dla i < j (odpowiednio: aij = 0 dla i > j)nazywamy dolnotrójkątną (odpowiednio: górnotrójkątną).

A =

2 0 0 06 4 0 00 1 3 09 8 7 6

.Jeśli aij = 0 dla i 6= j , to macierz nazywamy diagonalną.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Rodzaje macierzy

Macierz, w której aij = 0 dla i < j (odpowiednio: aij = 0 dla i > j)nazywamy dolnotrójkątną (odpowiednio: górnotrójkątną).

A =

2 0 0 06 4 0 00 1 3 09 8 7 6

.

Jeśli aij = 0 dla i 6= j , to macierz nazywamy diagonalną.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Rodzaje macierzy

Macierz, w której aij = 0 dla i < j (odpowiednio: aij = 0 dla i > j)nazywamy dolnotrójkątną (odpowiednio: górnotrójkątną).

A =

2 0 0 06 4 0 00 1 3 09 8 7 6

.Jeśli aij = 0 dla i 6= j , to macierz nazywamy diagonalną.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Macierz transponowana

Jeśli w macierzy A zamienimy wiersze z kolumnami, to otrzymamymacierz, którą nazywamy macierzą transponowaną macierzy A ioznaczamy AT .

Jeśli A = [aij ] jest typu m × n, to AT = [aji ] jest typu n ×m.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Macierz transponowana

Jeśli w macierzy A zamienimy wiersze z kolumnami, to otrzymamymacierz, którą nazywamy macierzą transponowaną macierzy A ioznaczamy AT .Jeśli A = [aij ] jest typu m × n, to AT = [aji ] jest typu n ×m.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Macierz transponowana

A =

1 0 3 22 3 0 40 5 −1 5

,

AT =

1 2 00 3 53 0 −12 4 5

.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Macierz transponowana

A =

1 0 3 22 3 0 40 5 −1 5

, AT =

1 2 00 3 53 0 −12 4 5

.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dodawanie macierzy

Sumę A+ B dwóch m-wierszowych i n-kolumnowych macierzyA = [aij ] i B = [bij ] otrzymujemy po dodaniu odpowiadającychsobie wyrazów:

A+ B = [aij + bij ].

Działanie to jest łączne, przemienne, i ma element neutralny O (Ooznacza macierz, której wszystkie elementy są zerami):

A+O = O+ A = A,

oraz dla każdej macierzy A istnieje element odwrotny względemdodawania.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dodawanie macierzy

Sumę A+ B dwóch m-wierszowych i n-kolumnowych macierzyA = [aij ] i B = [bij ] otrzymujemy po dodaniu odpowiadającychsobie wyrazów:

A+ B = [aij + bij ].

Działanie to jest łączne, przemienne, i ma element neutralny O (Ooznacza macierz, której wszystkie elementy są zerami):

A+O = O+ A = A,

oraz dla każdej macierzy A istnieje element odwrotny względemdodawania.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dodawanie macierzy

Sumę A+ B dwóch m-wierszowych i n-kolumnowych macierzyA = [aij ] i B = [bij ] otrzymujemy po dodaniu odpowiadającychsobie wyrazów:

A+ B = [aij + bij ].

Działanie to jest łączne, przemienne, i ma element neutralny O (Ooznacza macierz, której wszystkie elementy są zerami):

A+O = O+ A = A,

oraz dla każdej macierzy A istnieje element odwrotny względemdodawania.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dodawanie macierzy

Sumę A+ B dwóch m-wierszowych i n-kolumnowych macierzyA = [aij ] i B = [bij ] otrzymujemy po dodaniu odpowiadającychsobie wyrazów:

A+ B = [aij + bij ].

Działanie to jest łączne, przemienne, i ma element neutralny O (Ooznacza macierz, której wszystkie elementy są zerami):

A+O = O+ A = A,

oraz dla każdej macierzy A istnieje element odwrotny względemdodawania.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Mnożenie macierzy przez liczbę

Iloczyn cA macierzy A przez skalar c ∈ K określamy jako macierz[caij ].

Oczywiście1·A = A,

c(dA) = (cd)A,

(c + d)A = cA+ dA,

c(A+ B) = cA+ cB.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Mnożenie macierzy przez liczbę

Iloczyn cA macierzy A przez skalar c ∈ K określamy jako macierz[caij ]. Oczywiście

1·A = A,

c(dA) = (cd)A,

(c + d)A = cA+ dA,

c(A+ B) = cA+ cB.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Mnożenie macierzy przez liczbę

Iloczyn cA macierzy A przez skalar c ∈ K określamy jako macierz[caij ]. Oczywiście

1·A = A,

c(dA) = (cd)A,

(c + d)A = cA+ dA,

c(A+ B) = cA+ cB.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Mnożenie macierzy przez liczbę

Iloczyn cA macierzy A przez skalar c ∈ K określamy jako macierz[caij ]. Oczywiście

1·A = A,

c(dA) = (cd)A,

(c + d)A = cA+ dA,

c(A+ B) = cA+ cB.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Mnożenie macierzy przez liczbę

Iloczyn cA macierzy A przez skalar c ∈ K określamy jako macierz[caij ]. Oczywiście

1·A = A,

c(dA) = (cd)A,

(c + d)A = cA+ dA,

c(A+ B) = cA+ cB.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Iloczyn macierzy

Niech A(m × n) i B(n × p) będą macierzami.

Iloczynem ABnazywamy macierz C(m × p) taką, że

cik =n∑j=1

aijbjk .

Warunkiem istnienia iloczynu AB jest, by macierz A miała tylekolumn, ile macierz B ma wierszy.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Iloczyn macierzy

Niech A(m × n) i B(n × p) będą macierzami. Iloczynem ABnazywamy macierz C(m × p) taką, że

cik =n∑j=1

aijbjk .

Warunkiem istnienia iloczynu AB jest, by macierz A miała tylekolumn, ile macierz B ma wierszy.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Iloczyn macierzy

Niech A(m × n) i B(n × p) będą macierzami. Iloczynem ABnazywamy macierz C(m × p) taką, że

cik =n∑j=1

aijbjk .

Warunkiem istnienia iloczynu AB jest, by macierz A miała tylekolumn, ile macierz B ma wierszy.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Macierz jednostkowa

Macierz

I =

1 0 . . . 00 1 . . . 0. . . . . . . . . . . .0 0 . . . 1

.nazywamy macierzą jednostkową.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Iloczyn macierzy – własności

1) Mnożenie macierzy jest łączne, tj. (AB)C = A(BC).

2) Dla macierzy A typu (m × n) i macierzy I stopnia n mamyAI = A.3) Mnożenie macierzy jest rozdzielne względem dodawania, tj.

(A+ B) · C = AC+ BC, A(B+ C) = AB+ AC.

4) (aA) · B = a(AB), a(b(A)) = (ab)(A).5) Iloczyn macierzy transponujemy według wzoru

(AB)T = BTAT .

Mnożenie macierzy na ogół nie jest przemienne.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Iloczyn macierzy – własności

1) Mnożenie macierzy jest łączne, tj. (AB)C = A(BC).2) Dla macierzy A typu (m × n) i macierzy I stopnia n mamyAI = A.

3) Mnożenie macierzy jest rozdzielne względem dodawania, tj.

(A+ B) · C = AC+ BC, A(B+ C) = AB+ AC.

4) (aA) · B = a(AB), a(b(A)) = (ab)(A).5) Iloczyn macierzy transponujemy według wzoru

(AB)T = BTAT .

Mnożenie macierzy na ogół nie jest przemienne.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Iloczyn macierzy – własności

1) Mnożenie macierzy jest łączne, tj. (AB)C = A(BC).2) Dla macierzy A typu (m × n) i macierzy I stopnia n mamyAI = A.3) Mnożenie macierzy jest rozdzielne względem dodawania, tj.

(A+ B) · C = AC+ BC, A(B+ C) = AB+ AC.

4) (aA) · B = a(AB), a(b(A)) = (ab)(A).5) Iloczyn macierzy transponujemy według wzoru

(AB)T = BTAT .

Mnożenie macierzy na ogół nie jest przemienne.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Iloczyn macierzy – własności

1) Mnożenie macierzy jest łączne, tj. (AB)C = A(BC).2) Dla macierzy A typu (m × n) i macierzy I stopnia n mamyAI = A.3) Mnożenie macierzy jest rozdzielne względem dodawania, tj.

(A+ B) · C = AC+ BC, A(B+ C) = AB+ AC.

4) (aA) · B = a(AB), a(b(A)) = (ab)(A).

5) Iloczyn macierzy transponujemy według wzoru

(AB)T = BTAT .

Mnożenie macierzy na ogół nie jest przemienne.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Iloczyn macierzy – własności

1) Mnożenie macierzy jest łączne, tj. (AB)C = A(BC).2) Dla macierzy A typu (m × n) i macierzy I stopnia n mamyAI = A.3) Mnożenie macierzy jest rozdzielne względem dodawania, tj.

(A+ B) · C = AC+ BC, A(B+ C) = AB+ AC.

4) (aA) · B = a(AB), a(b(A)) = (ab)(A).5) Iloczyn macierzy transponujemy według wzoru

(AB)T = BTAT .

Mnożenie macierzy na ogół nie jest przemienne.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Iloczyn macierzy – własności

1) Mnożenie macierzy jest łączne, tj. (AB)C = A(BC).2) Dla macierzy A typu (m × n) i macierzy I stopnia n mamyAI = A.3) Mnożenie macierzy jest rozdzielne względem dodawania, tj.

(A+ B) · C = AC+ BC, A(B+ C) = AB+ AC.

4) (aA) · B = a(AB), a(b(A)) = (ab)(A).5) Iloczyn macierzy transponujemy według wzoru

(AB)T = BTAT .

Mnożenie macierzy na ogół nie jest przemienne.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Jeżeli A jest macierzą kwadratową, to można określić potęgę

A0 = I, An = An−1 · A, n ∈ N.

Następnie dla dowolnego wielomianu

f (x) = anxn + an−1xn−1 + · · ·+ a1x + a0

można obliczać jego wartość na macierzy A jako

f (A) = anAn + an−1An−1 + · · ·+ a1A+ a0I.

Np. dla f (x) = 2x2 − 3x + 4 i A =

[1 2−3 0

]mamy

f (A) = 2A2 − 3A+ 4I =

= 2

[−5 2−3 −6

]− 3

[1 2−3 0

]+ 4

[1 00 1

]=

[−9 −23 −8

]

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Jeżeli A jest macierzą kwadratową, to można określić potęgę

A0 = I, An = An−1 · A, n ∈ N.

Następnie dla dowolnego wielomianu

f (x) = anxn + an−1xn−1 + · · ·+ a1x + a0

można obliczać jego wartość na macierzy A jako

f (A) = anAn + an−1An−1 + · · ·+ a1A+ a0I.

Np. dla f (x) = 2x2 − 3x + 4 i A =

[1 2−3 0

]mamy

f (A) = 2A2 − 3A+ 4I =

= 2

[−5 2−3 −6

]− 3

[1 2−3 0

]+ 4

[1 00 1

]=

[−9 −23 −8

]

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Jeżeli A jest macierzą kwadratową, to można określić potęgę

A0 = I, An = An−1 · A, n ∈ N.

Następnie dla dowolnego wielomianu

f (x) = anxn + an−1xn−1 + · · ·+ a1x + a0

można obliczać jego wartość na macierzy A jako

f (A) = anAn + an−1An−1 + · · ·+ a1A+ a0I.

Np. dla f (x) = 2x2 − 3x + 4 i A =

[1 2−3 0

]mamy

f (A) = 2A2 − 3A+ 4I =

= 2

[−5 2−3 −6

]− 3

[1 2−3 0

]+ 4

[1 00 1

]=

[−9 −23 −8

]

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Jeżeli A jest macierzą kwadratową, to można określić potęgę

A0 = I, An = An−1 · A, n ∈ N.

Następnie dla dowolnego wielomianu

f (x) = anxn + an−1xn−1 + · · ·+ a1x + a0

można obliczać jego wartość na macierzy A jako

f (A) = anAn + an−1An−1 + · · ·+ a1A+ a0I.

Np. dla f (x) = 2x2 − 3x + 4 i A =

[1 2−3 0

]mamy

f (A) = 2A2 − 3A+ 4I =

= 2

[−5 2−3 −6

]− 3

[1 2−3 0

]+ 4

[1 00 1

]=

[−9 −23 −8

]

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Jeżeli A jest macierzą kwadratową, to można określić potęgę

A0 = I, An = An−1 · A, n ∈ N.

Następnie dla dowolnego wielomianu

f (x) = anxn + an−1xn−1 + · · ·+ a1x + a0

można obliczać jego wartość na macierzy A jako

f (A) = anAn + an−1An−1 + · · ·+ a1A+ a0I.

Np. dla f (x) = 2x2 − 3x + 4 i A =

[1 2−3 0

]mamy

f (A) = 2A2 − 3A+ 4I =

= 2

[−5 2−3 −6

]− 3

[1 2−3 0

]+ 4

[1 00 1

]=

[−9 −23 −8

]

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Twórcy rachunku macierzowego

Arthur Cayley (1821-1895) James J. Sylvester (1814-1897)

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Definicja wyznacznika

1) Jeżeli A = [a] jest macierzą stopnia 1, to jej wyznacznikiemnazywamy liczbę a.

PiszemydetA = a lub |A| = a.

2) Jeżeli A =

[a11 a12a21 a22

]jest macierzą stopnia 2, to jej

wyznacznikiem nazywamy liczbę

detA = a11a22 − a12a21.

Piszemy także ∣∣∣∣∣ a11 a12a21 a22

∣∣∣∣∣ = a11a22 − a12a21.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Definicja wyznacznika

1) Jeżeli A = [a] jest macierzą stopnia 1, to jej wyznacznikiemnazywamy liczbę a.Piszemy

detA = a lub |A| = a.

2) Jeżeli A =

[a11 a12a21 a22

]jest macierzą stopnia 2, to jej

wyznacznikiem nazywamy liczbę

detA = a11a22 − a12a21.

Piszemy także ∣∣∣∣∣ a11 a12a21 a22

∣∣∣∣∣ = a11a22 − a12a21.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Definicja wyznacznika

1) Jeżeli A = [a] jest macierzą stopnia 1, to jej wyznacznikiemnazywamy liczbę a.Piszemy

detA = a lub |A| = a.

2) Jeżeli A =

[a11 a12a21 a22

]jest macierzą stopnia 2, to jej

wyznacznikiem nazywamy liczbę

detA = a11a22 − a12a21.

Piszemy także ∣∣∣∣∣ a11 a12a21 a22

∣∣∣∣∣ = a11a22 − a12a21.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Definicja wyznacznika

1) Jeżeli A = [a] jest macierzą stopnia 1, to jej wyznacznikiemnazywamy liczbę a.Piszemy

detA = a lub |A| = a.

2) Jeżeli A =

[a11 a12a21 a22

]jest macierzą stopnia 2, to jej

wyznacznikiem nazywamy liczbę

detA = a11a22 − a12a21.

Piszemy także ∣∣∣∣∣ a11 a12a21 a22

∣∣∣∣∣ = a11a22 − a12a21.Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Definicja wyznacznika

3) Jeżeli

A =

a11 a12 · · · a1na21 a22 · · · a2n. . . . . . . . . . . . . . . . . .an1 an2 · · · ann

jest macierzą stopnia n,

Mik oznacza wyznacznik stopnia n − 1 powstały przezskreślenie w macierzy A i-tego wiersza i k-tej kolumny,

Aik = (−1)i+kMik ,to określamy

detA =n∑k=1

a1kA1k

Tę równość nazywamy rozwinięciem Laplace’a.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Definicja wyznacznika

3) Jeżeli

A =

a11 a12 · · · a1na21 a22 · · · a2n. . . . . . . . . . . . . . . . . .an1 an2 · · · ann

jest macierzą stopnia n,Mik oznacza wyznacznik stopnia n − 1 powstały przezskreślenie w macierzy A i-tego wiersza i k-tej kolumny,

Aik = (−1)i+kMik ,to określamy

detA =n∑k=1

a1kA1k

Tę równość nazywamy rozwinięciem Laplace’a.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Definicja wyznacznika

3) Jeżeli

A =

a11 a12 · · · a1na21 a22 · · · a2n. . . . . . . . . . . . . . . . . .an1 an2 · · · ann

jest macierzą stopnia n,Mik oznacza wyznacznik stopnia n − 1 powstały przezskreślenie w macierzy A i-tego wiersza i k-tej kolumny,

Aik = (−1)i+kMik ,

to określamy

detA =n∑k=1

a1kA1k

Tę równość nazywamy rozwinięciem Laplace’a.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Definicja wyznacznika

3) Jeżeli

A =

a11 a12 · · · a1na21 a22 · · · a2n. . . . . . . . . . . . . . . . . .an1 an2 · · · ann

jest macierzą stopnia n,Mik oznacza wyznacznik stopnia n − 1 powstały przezskreślenie w macierzy A i-tego wiersza i k-tej kolumny,

Aik = (−1)i+kMik ,to określamy

detA =n∑k=1

a1kA1k

Tę równość nazywamy rozwinięciem Laplace’a.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Definicja wyznacznika

3) Jeżeli

A =

a11 a12 · · · a1na21 a22 · · · a2n. . . . . . . . . . . . . . . . . .an1 an2 · · · ann

jest macierzą stopnia n,Mik oznacza wyznacznik stopnia n − 1 powstały przezskreślenie w macierzy A i-tego wiersza i k-tej kolumny,

Aik = (−1)i+kMik ,to określamy

detA =n∑k=1

a1kA1k

Tę równość nazywamy rozwinięciem Laplace’a.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Liczbę Mik nazywamy podwyznacznikiem lub minorem macierzyA, natomiast Aik — to dopełnienie algebraiczne elementu aikmacierzy A.

Piszemy także:

detA =

∣∣∣∣∣∣∣∣∣a11 a12 · · · a1na21 a22 · · · a2n. . . . . . . . . . . . . . . . . .an1 an2 · · · ann

∣∣∣∣∣∣∣∣∣ .

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Liczbę Mik nazywamy podwyznacznikiem lub minorem macierzyA, natomiast Aik — to dopełnienie algebraiczne elementu aikmacierzy A.Piszemy także:

detA =

∣∣∣∣∣∣∣∣∣a11 a12 · · · a1na21 a22 · · · a2n. . . . . . . . . . . . . . . . . .an1 an2 · · · ann

∣∣∣∣∣∣∣∣∣ .

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Twierdzenie Laplace’a

Twierdzenie

Dla dowolnego 1 ¬ i ¬ n:

detA =n∑j=1

aijAij

(rozwinięcie Laplace’a według i-tego wiersza) oraz

detA =n∑i=1

aijAij

(rozwinięcie Laplace’a według j-tej kolumny).

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Twierdzenie Laplace’a

Twierdzenie

Dla dowolnego 1 ¬ i ¬ n:

detA =n∑j=1

aijAij

(rozwinięcie Laplace’a według i-tego wiersza)

oraz

detA =n∑i=1

aijAij

(rozwinięcie Laplace’a według j-tej kolumny).

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Twierdzenie Laplace’a

Twierdzenie

Dla dowolnego 1 ¬ i ¬ n:

detA =n∑j=1

aijAij

(rozwinięcie Laplace’a według i-tego wiersza) oraz

detA =n∑i=1

aijAij

(rozwinięcie Laplace’a według j-tej kolumny).

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Twierdzenie Laplace’a

Twierdzenie

Dla dowolnego 1 ¬ i ¬ n:

detA =n∑j=1

aijAij

(rozwinięcie Laplace’a według i-tego wiersza) oraz

detA =n∑i=1

aijAij

(rozwinięcie Laplace’a według j-tej kolumny).

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Pierre-Simon de Laplace(1749-1827)

Laplace jest m.in. autorem dziełaExposition du systeme du monde(1799). Według częstopowtarzanej anegdoty, zapytanyprzez Napoleona, dlaczego w takwielkim dziele o Wszechświecieani razu nie wspomniał o jegoStwórcy, Laplace miałodpowiedzieć: NajjaśniejszyPanie, nie potrzebowałem tejhipotezy.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Wyznacznik: ∣∣∣∣∣∣∣1 2 3−4 5 6−2 −1 −1

∣∣∣∣∣∣∣

można rozwinąć według pierwszego wiersza, otrzymując:

1 · (−1)2 ·∣∣∣∣∣ 5 6−1 −1

∣∣∣∣∣ + 2 · (−1)3 ·∣∣∣∣∣ −4 6−2 −1

∣∣∣∣∣ ++ 3 · (−1)4 ·

∣∣∣∣∣ −4 5−2 −1

∣∣∣∣∣ = . . .Ten sam wyznacznik można rozwinąć według drugiej kolumny:

2 · (−1)3 ·∣∣∣∣∣ −4 6−2 −1

∣∣∣∣∣ + 5 · (−1)4 ·∣∣∣∣∣ 1 3−2 −1

∣∣∣∣∣++ (−1) · (−1)5 ·

∣∣∣∣∣ 1 3−4 6

∣∣∣∣∣ = . . .

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Wyznacznik: ∣∣∣∣∣∣∣1 2 3−4 5 6−2 −1 −1

∣∣∣∣∣∣∣można rozwinąć według pierwszego wiersza, otrzymując:

1 · (−1)2 ·∣∣∣∣∣ 5 6−1 −1

∣∣∣∣∣ + 2 · (−1)3 ·∣∣∣∣∣ −4 6−2 −1

∣∣∣∣∣ ++ 3 · (−1)4 ·

∣∣∣∣∣ −4 5−2 −1

∣∣∣∣∣ = . . .Ten sam wyznacznik można rozwinąć według drugiej kolumny:

2 · (−1)3 ·∣∣∣∣∣ −4 6−2 −1

∣∣∣∣∣ + 5 · (−1)4 ·∣∣∣∣∣ 1 3−2 −1

∣∣∣∣∣++ (−1) · (−1)5 ·

∣∣∣∣∣ 1 3−4 6

∣∣∣∣∣ = . . .

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Wyznacznik: ∣∣∣∣∣∣∣1 2 3−4 5 6−2 −1 −1

∣∣∣∣∣∣∣można rozwinąć według pierwszego wiersza, otrzymując:

1 · (−1)2 ·∣∣∣∣∣ 5 6−1 −1

∣∣∣∣∣

+ 2 · (−1)3 ·∣∣∣∣∣ −4 6−2 −1

∣∣∣∣∣ ++ 3 · (−1)4 ·

∣∣∣∣∣ −4 5−2 −1

∣∣∣∣∣ = . . .Ten sam wyznacznik można rozwinąć według drugiej kolumny:

2 · (−1)3 ·∣∣∣∣∣ −4 6−2 −1

∣∣∣∣∣ + 5 · (−1)4 ·∣∣∣∣∣ 1 3−2 −1

∣∣∣∣∣++ (−1) · (−1)5 ·

∣∣∣∣∣ 1 3−4 6

∣∣∣∣∣ = . . .

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Wyznacznik: ∣∣∣∣∣∣∣1 2 3−4 5 6−2 −1 −1

∣∣∣∣∣∣∣można rozwinąć według pierwszego wiersza, otrzymując:

1 · (−1)2 ·∣∣∣∣∣ 5 6−1 −1

∣∣∣∣∣ + 2 · (−1)3 ·∣∣∣∣∣ −4 6−2 −1

∣∣∣∣∣

+

+ 3 · (−1)4 ·∣∣∣∣∣ −4 5−2 −1

∣∣∣∣∣ = . . .Ten sam wyznacznik można rozwinąć według drugiej kolumny:

2 · (−1)3 ·∣∣∣∣∣ −4 6−2 −1

∣∣∣∣∣ + 5 · (−1)4 ·∣∣∣∣∣ 1 3−2 −1

∣∣∣∣∣++ (−1) · (−1)5 ·

∣∣∣∣∣ 1 3−4 6

∣∣∣∣∣ = . . .

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Wyznacznik: ∣∣∣∣∣∣∣1 2 3−4 5 6−2 −1 −1

∣∣∣∣∣∣∣można rozwinąć według pierwszego wiersza, otrzymując:

1 · (−1)2 ·∣∣∣∣∣ 5 6−1 −1

∣∣∣∣∣ + 2 · (−1)3 ·∣∣∣∣∣ −4 6−2 −1

∣∣∣∣∣ ++ 3 · (−1)4 ·

∣∣∣∣∣ −4 5−2 −1

∣∣∣∣∣ = . . .

Ten sam wyznacznik można rozwinąć według drugiej kolumny:

2 · (−1)3 ·∣∣∣∣∣ −4 6−2 −1

∣∣∣∣∣ + 5 · (−1)4 ·∣∣∣∣∣ 1 3−2 −1

∣∣∣∣∣++ (−1) · (−1)5 ·

∣∣∣∣∣ 1 3−4 6

∣∣∣∣∣ = . . .

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Wyznacznik: ∣∣∣∣∣∣∣1 2 3−4 5 6−2 −1 −1

∣∣∣∣∣∣∣można rozwinąć według pierwszego wiersza, otrzymując:

1 · (−1)2 ·∣∣∣∣∣ 5 6−1 −1

∣∣∣∣∣ + 2 · (−1)3 ·∣∣∣∣∣ −4 6−2 −1

∣∣∣∣∣ ++ 3 · (−1)4 ·

∣∣∣∣∣ −4 5−2 −1

∣∣∣∣∣ = . . .Ten sam wyznacznik można rozwinąć według drugiej kolumny:

2 · (−1)3 ·∣∣∣∣∣ −4 6−2 −1

∣∣∣∣∣ + 5 · (−1)4 ·∣∣∣∣∣ 1 3−2 −1

∣∣∣∣∣++ (−1) · (−1)5 ·

∣∣∣∣∣ 1 3−4 6

∣∣∣∣∣ = . . .

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Wyznacznik: ∣∣∣∣∣∣∣1 2 3−4 5 6−2 −1 −1

∣∣∣∣∣∣∣można rozwinąć według pierwszego wiersza, otrzymując:

1 · (−1)2 ·∣∣∣∣∣ 5 6−1 −1

∣∣∣∣∣ + 2 · (−1)3 ·∣∣∣∣∣ −4 6−2 −1

∣∣∣∣∣ ++ 3 · (−1)4 ·

∣∣∣∣∣ −4 5−2 −1

∣∣∣∣∣ = . . .Ten sam wyznacznik można rozwinąć według drugiej kolumny:

2 · (−1)3 ·∣∣∣∣∣ −4 6−2 −1

∣∣∣∣∣ +

5 · (−1)4 ·∣∣∣∣∣ 1 3−2 −1

∣∣∣∣∣++ (−1) · (−1)5 ·

∣∣∣∣∣ 1 3−4 6

∣∣∣∣∣ = . . .

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Wyznacznik: ∣∣∣∣∣∣∣1 2 3−4 5 6−2 −1 −1

∣∣∣∣∣∣∣można rozwinąć według pierwszego wiersza, otrzymując:

1 · (−1)2 ·∣∣∣∣∣ 5 6−1 −1

∣∣∣∣∣ + 2 · (−1)3 ·∣∣∣∣∣ −4 6−2 −1

∣∣∣∣∣ ++ 3 · (−1)4 ·

∣∣∣∣∣ −4 5−2 −1

∣∣∣∣∣ = . . .Ten sam wyznacznik można rozwinąć według drugiej kolumny:

2 · (−1)3 ·∣∣∣∣∣ −4 6−2 −1

∣∣∣∣∣ + 5 · (−1)4 ·∣∣∣∣∣ 1 3−2 −1

∣∣∣∣∣+

+ (−1) · (−1)5 ·∣∣∣∣∣ 1 3−4 6

∣∣∣∣∣ = . . .

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Wyznacznik: ∣∣∣∣∣∣∣1 2 3−4 5 6−2 −1 −1

∣∣∣∣∣∣∣można rozwinąć według pierwszego wiersza, otrzymując:

1 · (−1)2 ·∣∣∣∣∣ 5 6−1 −1

∣∣∣∣∣ + 2 · (−1)3 ·∣∣∣∣∣ −4 6−2 −1

∣∣∣∣∣ ++ 3 · (−1)4 ·

∣∣∣∣∣ −4 5−2 −1

∣∣∣∣∣ = . . .Ten sam wyznacznik można rozwinąć według drugiej kolumny:

2 · (−1)3 ·∣∣∣∣∣ −4 6−2 −1

∣∣∣∣∣ + 5 · (−1)4 ·∣∣∣∣∣ 1 3−2 −1

∣∣∣∣∣++ (−1) · (−1)5 ·

∣∣∣∣∣ 1 3−4 6

∣∣∣∣∣ = . . .Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Korzystnie jest rozwijać wyznacznik według wiersza (kolumny) zdużą liczbą zer.

∣∣∣∣∣∣∣∣∣4 −2 3 04 0 −5 62 −3 −1 00 0 −2 0

∣∣∣∣∣∣∣∣∣ = 6 · (−1)6 ·

∣∣∣∣∣∣∣4 −2 32 −3 −10 0 −2

∣∣∣∣∣∣∣ == 6 · (−2) · (−1)6 ·

∣∣∣∣∣ 4 −22 −3

∣∣∣∣∣ = − 12(−12+ 4) = 96.Rozwinęliśmy według IV kolumny; równie dobre byłoby rozwinięciewedług IV wiersza.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Korzystnie jest rozwijać wyznacznik według wiersza (kolumny) zdużą liczbą zer.∣∣∣∣∣∣∣∣∣

4 −2 3 04 0 −5 62 −3 −1 00 0 −2 0

∣∣∣∣∣∣∣∣∣ =

6 · (−1)6 ·

∣∣∣∣∣∣∣4 −2 32 −3 −10 0 −2

∣∣∣∣∣∣∣ == 6 · (−2) · (−1)6 ·

∣∣∣∣∣ 4 −22 −3

∣∣∣∣∣ = − 12(−12+ 4) = 96.Rozwinęliśmy według IV kolumny; równie dobre byłoby rozwinięciewedług IV wiersza.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Korzystnie jest rozwijać wyznacznik według wiersza (kolumny) zdużą liczbą zer.∣∣∣∣∣∣∣∣∣

4 −2 3 04 0 −5 62 −3 −1 00 0 −2 0

∣∣∣∣∣∣∣∣∣ = 6 · (−1)6 ·

∣∣∣∣∣∣∣4 −2 32 −3 −10 0 −2

∣∣∣∣∣∣∣ =

= 6 · (−2) · (−1)6 ·∣∣∣∣∣ 4 −22 −3

∣∣∣∣∣ = − 12(−12+ 4) = 96.Rozwinęliśmy według IV kolumny; równie dobre byłoby rozwinięciewedług IV wiersza.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Korzystnie jest rozwijać wyznacznik według wiersza (kolumny) zdużą liczbą zer.∣∣∣∣∣∣∣∣∣

4 −2 3 04 0 −5 62 −3 −1 00 0 −2 0

∣∣∣∣∣∣∣∣∣ = 6 · (−1)6 ·

∣∣∣∣∣∣∣4 −2 32 −3 −10 0 −2

∣∣∣∣∣∣∣ == 6 · (−2) · (−1)6 ·

∣∣∣∣∣ 4 −22 −3

∣∣∣∣∣ =

− 12(−12+ 4) = 96.

Rozwinęliśmy według IV kolumny; równie dobre byłoby rozwinięciewedług IV wiersza.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Korzystnie jest rozwijać wyznacznik według wiersza (kolumny) zdużą liczbą zer.∣∣∣∣∣∣∣∣∣

4 −2 3 04 0 −5 62 −3 −1 00 0 −2 0

∣∣∣∣∣∣∣∣∣ = 6 · (−1)6 ·

∣∣∣∣∣∣∣4 −2 32 −3 −10 0 −2

∣∣∣∣∣∣∣ == 6 · (−2) · (−1)6 ·

∣∣∣∣∣ 4 −22 −3

∣∣∣∣∣ = − 12(−12+ 4) = 96.

Rozwinęliśmy według IV kolumny; równie dobre byłoby rozwinięciewedług IV wiersza.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Korzystnie jest rozwijać wyznacznik według wiersza (kolumny) zdużą liczbą zer.∣∣∣∣∣∣∣∣∣

4 −2 3 04 0 −5 62 −3 −1 00 0 −2 0

∣∣∣∣∣∣∣∣∣ = 6 · (−1)6 ·

∣∣∣∣∣∣∣4 −2 32 −3 −10 0 −2

∣∣∣∣∣∣∣ == 6 · (−2) · (−1)6 ·

∣∣∣∣∣ 4 −22 −3

∣∣∣∣∣ = − 12(−12+ 4) = 96.Rozwinęliśmy według IV kolumny; równie dobre byłoby rozwinięciewedług IV wiersza.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Własności wyznacznika

1) Wyznacznik macierzy dolnotrójkątnej (górnotrójkątnej,diagonalnej) jest iloczynem elementów przekątnej głównej.2) Wyznacznik macierzy A równy jest wyznacznikowi macierzy AT ,

detA = detAT .

3) Jeżeli macierz A ma wiersz (kolumnę) złożony z samych zer, todetA = 0.4) Zamiana dwóch wierszy (kolumn) macierzy zmienia znak jejwyznacznika.5) Jeżeli dwa wiersze (dwie kolumny) wyznacznika macierzy A sąrówne, to detA = 0.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Własności wyznacznika

1) Wyznacznik macierzy dolnotrójkątnej (górnotrójkątnej,diagonalnej) jest iloczynem elementów przekątnej głównej.

2) Wyznacznik macierzy A równy jest wyznacznikowi macierzy AT ,

detA = detAT .

3) Jeżeli macierz A ma wiersz (kolumnę) złożony z samych zer, todetA = 0.4) Zamiana dwóch wierszy (kolumn) macierzy zmienia znak jejwyznacznika.5) Jeżeli dwa wiersze (dwie kolumny) wyznacznika macierzy A sąrówne, to detA = 0.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Własności wyznacznika

1) Wyznacznik macierzy dolnotrójkątnej (górnotrójkątnej,diagonalnej) jest iloczynem elementów przekątnej głównej.2) Wyznacznik macierzy A równy jest wyznacznikowi macierzy AT ,

detA = detAT .

3) Jeżeli macierz A ma wiersz (kolumnę) złożony z samych zer, todetA = 0.4) Zamiana dwóch wierszy (kolumn) macierzy zmienia znak jejwyznacznika.5) Jeżeli dwa wiersze (dwie kolumny) wyznacznika macierzy A sąrówne, to detA = 0.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Własności wyznacznika

1) Wyznacznik macierzy dolnotrójkątnej (górnotrójkątnej,diagonalnej) jest iloczynem elementów przekątnej głównej.2) Wyznacznik macierzy A równy jest wyznacznikowi macierzy AT ,

detA = detAT .

3) Jeżeli macierz A ma wiersz (kolumnę) złożony z samych zer, todetA = 0.

4) Zamiana dwóch wierszy (kolumn) macierzy zmienia znak jejwyznacznika.5) Jeżeli dwa wiersze (dwie kolumny) wyznacznika macierzy A sąrówne, to detA = 0.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Własności wyznacznika

1) Wyznacznik macierzy dolnotrójkątnej (górnotrójkątnej,diagonalnej) jest iloczynem elementów przekątnej głównej.2) Wyznacznik macierzy A równy jest wyznacznikowi macierzy AT ,

detA = detAT .

3) Jeżeli macierz A ma wiersz (kolumnę) złożony z samych zer, todetA = 0.4) Zamiana dwóch wierszy (kolumn) macierzy zmienia znak jejwyznacznika.

5) Jeżeli dwa wiersze (dwie kolumny) wyznacznika macierzy A sąrówne, to detA = 0.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Własności wyznacznika

1) Wyznacznik macierzy dolnotrójkątnej (górnotrójkątnej,diagonalnej) jest iloczynem elementów przekątnej głównej.2) Wyznacznik macierzy A równy jest wyznacznikowi macierzy AT ,

detA = detAT .

3) Jeżeli macierz A ma wiersz (kolumnę) złożony z samych zer, todetA = 0.4) Zamiana dwóch wierszy (kolumn) macierzy zmienia znak jejwyznacznika.5) Jeżeli dwa wiersze (dwie kolumny) wyznacznika macierzy A sąrówne, to detA = 0.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Własności wyznacznika

6) Wspólny czynnik wszystkich elementów jednego wiersza (jednejkolumny) można wynieść przed znak wyznacznika.

7) Jeżeli dwa wiersze (dwie kolumny) wyznacznika macierzy A sąproporcjonalne, to detA = 0.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Własności wyznacznika

6) Wspólny czynnik wszystkich elementów jednego wiersza (jednejkolumny) można wynieść przed znak wyznacznika.7) Jeżeli dwa wiersze (dwie kolumny) wyznacznika macierzy A sąproporcjonalne, to detA = 0.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

8) ∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣

a11 a12 · · · a1na21 a22 · · · a2n. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ai1 + a∗i1 ai2 + a

∗i2 · · · ain + a∗in

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .an1 an2 · · · ann

∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣=

=

∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣

a11 a12 · · · a1na21 a22 · · · a2n. . . . . . . . . . . . . . . . . .ai1 ai2 · · · ain. . . . . . . . . . . . . . . . . .an1 an2 · · · ann

∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣+

∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣

a11 a12 · · · a1na21 a22 · · · a2n. . . . . . . . . . . . . . . . . .a∗i1 a

∗i2 · · · a∗in

. . . . . . . . . . . . . . . . . .an1 an2 · · · ann.

∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Własności wyznacznika

9) Jeżeli do elementów jednego wiersza (jednej kolumny)wyznacznika dodamy odpowiednie elementy innego wiersza (innejkolumny) pomnożone przez dowolną liczbę, to wartośćwyznacznika nie ulegnie zmianie.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Układ równań liniowych

Równanie postaci:

a1x1 + a2x2 + . . .+ anxn = b

nazywamy równaniem liniowym o n niewiadomych x1, x2, . . . , xn.Ciąg n liczb (s1, s2, . . . , sn) nazywa się rozwiązaniem tegorównania, jeśli zachodzi

a1s1 + a2s2 + . . .+ ansn = b.

Skończony zbiór równań liniowych o niewiadomych x1, x2, . . . , xnnazywa się układem równań liniowych.Ciąg n liczb (s1, s2, . . . , sn) nazywa się rozwiązaniem układu, jeślijest rozwiązaniem każdego równania tego układu.Układ, który nie ma rozwiązań, nazywamy sprzecznym.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Układ równań liniowych

Równanie postaci:

a1x1 + a2x2 + . . .+ anxn = b

nazywamy równaniem liniowym o n niewiadomych x1, x2, . . . , xn.

Ciąg n liczb (s1, s2, . . . , sn) nazywa się rozwiązaniem tegorównania, jeśli zachodzi

a1s1 + a2s2 + . . .+ ansn = b.

Skończony zbiór równań liniowych o niewiadomych x1, x2, . . . , xnnazywa się układem równań liniowych.Ciąg n liczb (s1, s2, . . . , sn) nazywa się rozwiązaniem układu, jeślijest rozwiązaniem każdego równania tego układu.Układ, który nie ma rozwiązań, nazywamy sprzecznym.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Układ równań liniowych

Równanie postaci:

a1x1 + a2x2 + . . .+ anxn = b

nazywamy równaniem liniowym o n niewiadomych x1, x2, . . . , xn.Ciąg n liczb (s1, s2, . . . , sn) nazywa się rozwiązaniem tegorównania, jeśli zachodzi

a1s1 + a2s2 + . . .+ ansn = b.

Skończony zbiór równań liniowych o niewiadomych x1, x2, . . . , xnnazywa się układem równań liniowych.Ciąg n liczb (s1, s2, . . . , sn) nazywa się rozwiązaniem układu, jeślijest rozwiązaniem każdego równania tego układu.Układ, który nie ma rozwiązań, nazywamy sprzecznym.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Układ równań liniowych

Równanie postaci:

a1x1 + a2x2 + . . .+ anxn = b

nazywamy równaniem liniowym o n niewiadomych x1, x2, . . . , xn.Ciąg n liczb (s1, s2, . . . , sn) nazywa się rozwiązaniem tegorównania, jeśli zachodzi

a1s1 + a2s2 + . . .+ ansn = b.

Skończony zbiór równań liniowych o niewiadomych x1, x2, . . . , xnnazywa się układem równań liniowych.

Ciąg n liczb (s1, s2, . . . , sn) nazywa się rozwiązaniem układu, jeślijest rozwiązaniem każdego równania tego układu.Układ, który nie ma rozwiązań, nazywamy sprzecznym.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Układ równań liniowych

Równanie postaci:

a1x1 + a2x2 + . . .+ anxn = b

nazywamy równaniem liniowym o n niewiadomych x1, x2, . . . , xn.Ciąg n liczb (s1, s2, . . . , sn) nazywa się rozwiązaniem tegorównania, jeśli zachodzi

a1s1 + a2s2 + . . .+ ansn = b.

Skończony zbiór równań liniowych o niewiadomych x1, x2, . . . , xnnazywa się układem równań liniowych.Ciąg n liczb (s1, s2, . . . , sn) nazywa się rozwiązaniem układu, jeślijest rozwiązaniem każdego równania tego układu.

Układ, który nie ma rozwiązań, nazywamy sprzecznym.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Układ równań liniowych

Równanie postaci:

a1x1 + a2x2 + . . .+ anxn = b

nazywamy równaniem liniowym o n niewiadomych x1, x2, . . . , xn.Ciąg n liczb (s1, s2, . . . , sn) nazywa się rozwiązaniem tegorównania, jeśli zachodzi

a1s1 + a2s2 + . . .+ ansn = b.

Skończony zbiór równań liniowych o niewiadomych x1, x2, . . . , xnnazywa się układem równań liniowych.Ciąg n liczb (s1, s2, . . . , sn) nazywa się rozwiązaniem układu, jeślijest rozwiązaniem każdego równania tego układu.Układ, który nie ma rozwiązań, nazywamy sprzecznym.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Układ Cramera

Układ n równań o n niewiadomych

a11x1 + a12x2 + · · · + a1nxn = b1a21x1 + a22x2 + · · · + a2nxn = b2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .an1x1 + an2x2 + · · · + annxn = bn

(1)

nazywa się układem Cramera, jeśli

detA = det[aij ] 6= 0.

Macierz A nazywamy macierzą układu, a detA wyznacznikiemukładu.Macierz A spełniającą warunek detA 6= 0 nazywamy nieosobliwą.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Układ Cramera

Układ n równań o n niewiadomych

a11x1 + a12x2 + · · · + a1nxn = b1a21x1 + a22x2 + · · · + a2nxn = b2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .an1x1 + an2x2 + · · · + annxn = bn

(1)

nazywa się układem Cramera, jeśli

detA = det[aij ] 6= 0.

Macierz A nazywamy macierzą układu, a detA wyznacznikiemukładu.Macierz A spełniającą warunek detA 6= 0 nazywamy nieosobliwą.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Układ Cramera

Układ n równań o n niewiadomych

a11x1 + a12x2 + · · · + a1nxn = b1a21x1 + a22x2 + · · · + a2nxn = b2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .an1x1 + an2x2 + · · · + annxn = bn

(1)

nazywa się układem Cramera, jeśli

detA = det[aij ] 6= 0.

Macierz A nazywamy macierzą układu, a detA wyznacznikiemukładu.Macierz A spełniającą warunek detA 6= 0 nazywamy nieosobliwą.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Układ Cramera

Układ n równań o n niewiadomych

a11x1 + a12x2 + · · · + a1nxn = b1a21x1 + a22x2 + · · · + a2nxn = b2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .an1x1 + an2x2 + · · · + annxn = bn

(1)

nazywa się układem Cramera, jeśli

detA = det[aij ] 6= 0.

Macierz A nazywamy macierzą układu, a detA wyznacznikiemukładu.

Macierz A spełniającą warunek detA 6= 0 nazywamy nieosobliwą.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Układ Cramera

Układ n równań o n niewiadomych

a11x1 + a12x2 + · · · + a1nxn = b1a21x1 + a22x2 + · · · + a2nxn = b2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .an1x1 + an2x2 + · · · + annxn = bn

(1)

nazywa się układem Cramera, jeśli

detA = det[aij ] 6= 0.

Macierz A nazywamy macierzą układu, a detA wyznacznikiemukładu.Macierz A spełniającą warunek detA 6= 0 nazywamy nieosobliwą.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Twierdzenie (Cramera)

Układ Cramera ma dokładnie jedno rozwiązanie.

Jest one dane wzorem:

xk =detAkdetA

(k = 1, 2, . . . , n) (2)

gdzie macierz Ak powstaje z macierzy A przez zastąpienie k-tejkolumny kolumną utworzoną z wyrazów b1, b2, . . . , bn.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Twierdzenie (Cramera)

Układ Cramera ma dokładnie jedno rozwiązanie.Jest one dane wzorem:

xk =detAkdetA

(k = 1, 2, . . . , n) (2)

gdzie macierz Ak powstaje z macierzy A przez zastąpienie k-tejkolumny kolumną utworzoną z wyrazów b1, b2, . . . , bn.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Twierdzenie (Cramera)

Układ Cramera ma dokładnie jedno rozwiązanie.Jest one dane wzorem:

xk =detAkdetA

(k = 1, 2, . . . , n) (2)

gdzie macierz Ak powstaje z macierzy A przez zastąpienie k-tejkolumny kolumną utworzoną z wyrazów b1, b2, . . . , bn.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Lemat

Niech A = [aij ] będzie macierzą kwadratową, Aij dopełnieniemalgebraicznym elementu aij .

Jeżeli i 6= k, ton∑j=1

aijAkj = 0.

Podobnie, jeśli j 6= k, ton∑i=1

aijAik = 0.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Lemat

Niech A = [aij ] będzie macierzą kwadratową, Aij dopełnieniemalgebraicznym elementu aij .Jeżeli i 6= k, to

n∑j=1

aijAkj = 0.

Podobnie, jeśli j 6= k, ton∑i=1

aijAik = 0.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Lemat

Niech A = [aij ] będzie macierzą kwadratową, Aij dopełnieniemalgebraicznym elementu aij .Jeżeli i 6= k, to

n∑j=1

aijAkj = 0.

Podobnie, jeśli j 6= k, ton∑i=1

aijAik = 0.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód: suman∑j=1aijAkj = 0 jest rozwinięciem Laplace’a

wyznacznika, którego i-ty i k-ty wiersz jest taki sam.

Taki wyznacznik równy jest 0.Analogicznie, druga suma jest wyznacznikiem, który ma dwiekolumny (j-tą i k-tą) równe.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód: suman∑j=1aijAkj = 0 jest rozwinięciem Laplace’a

wyznacznika, którego i-ty i k-ty wiersz jest taki sam.Taki wyznacznik równy jest 0.

Analogicznie, druga suma jest wyznacznikiem, który ma dwiekolumny (j-tą i k-tą) równe.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód: suman∑j=1aijAkj = 0 jest rozwinięciem Laplace’a

wyznacznika, którego i-ty i k-ty wiersz jest taki sam.Taki wyznacznik równy jest 0.Analogicznie, druga suma jest wyznacznikiem, który ma dwiekolumny (j-tą i k-tą) równe.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód twierdzenia Cramera.

Krok 1. Wykażemy, że jeśli układ ma rozwiązanie x1, x2, . . . , xn,to

xk =detAkdetA

(k = 1, 2, . . . , n).

Załóżmy, że x1, x2, . . . , xn jest rozwiązaniem układu.Pomnożymy kolejne równania przez dopełnienia A1k ,A2k , . . . ,Ankelementów k-tej kolumny:

a11x1 + a12x2 + · · · + a1nxn = b1 / · A1ka21x1 + a22x2 + · · · + a2nxn = b2 / · A2k. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .an1x1 + an2x2 + · · · + annxn = bn / · Ank

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód twierdzenia Cramera.

Krok 1. Wykażemy, że jeśli układ ma rozwiązanie x1, x2, . . . , xn,to

xk =detAkdetA

(k = 1, 2, . . . , n).

Załóżmy, że x1, x2, . . . , xn jest rozwiązaniem układu.

Pomnożymy kolejne równania przez dopełnienia A1k ,A2k , . . . ,Ankelementów k-tej kolumny:

a11x1 + a12x2 + · · · + a1nxn = b1 / · A1ka21x1 + a22x2 + · · · + a2nxn = b2 / · A2k. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .an1x1 + an2x2 + · · · + annxn = bn / · Ank

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód twierdzenia Cramera.

Krok 1. Wykażemy, że jeśli układ ma rozwiązanie x1, x2, . . . , xn,to

xk =detAkdetA

(k = 1, 2, . . . , n).

Załóżmy, że x1, x2, . . . , xn jest rozwiązaniem układu.Pomnożymy kolejne równania przez dopełnienia A1k ,A2k , . . . ,Ankelementów k-tej kolumny:

a11x1 + a12x2 + · · · + a1nxn = b1 / · A1ka21x1 + a22x2 + · · · + a2nxn = b2 / · A2k. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .an1x1 + an2x2 + · · · + annxn = bn / · Ank

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód twierdzenia Cramera.

Krok 1. Wykażemy, że jeśli układ ma rozwiązanie x1, x2, . . . , xn,to

xk =detAkdetA

(k = 1, 2, . . . , n).

Załóżmy, że x1, x2, . . . , xn jest rozwiązaniem układu.Pomnożymy kolejne równania przez dopełnienia A1k ,A2k , . . . ,Ankelementów k-tej kolumny:

a11x1 + a12x2 + · · · + a1nxn = b1 / · A1k

a21x1 + a22x2 + · · · + a2nxn = b2 / · A2k. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .an1x1 + an2x2 + · · · + annxn = bn / · Ank

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód twierdzenia Cramera.

Krok 1. Wykażemy, że jeśli układ ma rozwiązanie x1, x2, . . . , xn,to

xk =detAkdetA

(k = 1, 2, . . . , n).

Załóżmy, że x1, x2, . . . , xn jest rozwiązaniem układu.Pomnożymy kolejne równania przez dopełnienia A1k ,A2k , . . . ,Ankelementów k-tej kolumny:

a11x1 + a12x2 + · · · + a1nxn = b1 / · A1ka21x1 + a22x2 + · · · + a2nxn = b2 / · A2k. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .an1x1 + an2x2 + · · · + annxn = bn / · Ank

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

a11x1 · A1k + a12x2 · A1k + · · · + a1nxn · A1k = b1A1k

a21x1 · A2k + a22x2 · A2k + · · · + a2nxn · A2k = b2A2k. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .an1x1 · Ank + an2x2 · Ank + · · · + annxn · Ank = bnAnk

a następnie dodamy wszystkie równania stronami:(n∑i=1

ai1Aik

)x1 + · · ·+

(n∑i=1

aikAik

)xk +

+ · · ·+(n∑i=1

ainAik

)xn =

n∑i=1

biAik

(od razu pogrupowaliśmy składniki lewej strony wedługniewiadomych).

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

a11x1 · A1k + a12x2 · A1k + · · · + a1nxn · A1k = b1A1ka21x1 · A2k + a22x2 · A2k + · · · + a2nxn · A2k = b2A2k. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .an1x1 · Ank + an2x2 · Ank + · · · + annxn · Ank = bnAnk

a następnie dodamy wszystkie równania stronami:(n∑i=1

ai1Aik

)x1 + · · ·+

(n∑i=1

aikAik

)xk +

+ · · ·+(n∑i=1

ainAik

)xn =

n∑i=1

biAik

(od razu pogrupowaliśmy składniki lewej strony wedługniewiadomych).

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

a11x1 · A1k + a12x2 · A1k + · · · + a1nxn · A1k = b1A1ka21x1 · A2k + a22x2 · A2k + · · · + a2nxn · A2k = b2A2k. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .an1x1 · Ank + an2x2 · Ank + · · · + annxn · Ank = bnAnk

a następnie dodamy wszystkie równania stronami:

(n∑i=1

ai1Aik

)x1 + · · ·+

(n∑i=1

aikAik

)xk +

+ · · ·+(n∑i=1

ainAik

)xn =

n∑i=1

biAik

(od razu pogrupowaliśmy składniki lewej strony wedługniewiadomych).

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

a11x1 · A1k + a12x2 · A1k + · · · + a1nxn · A1k = b1A1ka21x1 · A2k + a22x2 · A2k + · · · + a2nxn · A2k = b2A2k. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .an1x1 · Ank + an2x2 · Ank + · · · + annxn · Ank = bnAnk

a następnie dodamy wszystkie równania stronami:(n∑i=1

ai1Aik

)x1 + · · ·+

(n∑i=1

aikAik

)xk +

+ · · ·+(n∑i=1

ainAik

)xn =

n∑i=1

biAik

(od razu pogrupowaliśmy składniki lewej strony wedługniewiadomych).

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód twierdzenia Cramera.

Na podstawie lematu wnioskujemy, że po lewej stronie tylko jedenskładnik jest niezerowy — ten zawierający xk .

Współczynnik przy tej niewiadomej wynosi detA.Prawa strona jest rozwinięciem wyznacznika detAk . Zatem

detA · xk = detAk ,

skąd

xk =detAkdetA

, k = 1, 2, . . . , n.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód twierdzenia Cramera.

Na podstawie lematu wnioskujemy, że po lewej stronie tylko jedenskładnik jest niezerowy — ten zawierający xk .Współczynnik przy tej niewiadomej wynosi detA.

Prawa strona jest rozwinięciem wyznacznika detAk . Zatem

detA · xk = detAk ,

skąd

xk =detAkdetA

, k = 1, 2, . . . , n.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód twierdzenia Cramera.

Na podstawie lematu wnioskujemy, że po lewej stronie tylko jedenskładnik jest niezerowy — ten zawierający xk .Współczynnik przy tej niewiadomej wynosi detA.Prawa strona jest rozwinięciem wyznacznika detAk .

Zatem

detA · xk = detAk ,

skąd

xk =detAkdetA

, k = 1, 2, . . . , n.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód twierdzenia Cramera.

Na podstawie lematu wnioskujemy, że po lewej stronie tylko jedenskładnik jest niezerowy — ten zawierający xk .Współczynnik przy tej niewiadomej wynosi detA.Prawa strona jest rozwinięciem wyznacznika detAk . Zatem

detA · xk = detAk ,

skąd

xk =detAkdetA

, k = 1, 2, . . . , n.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód twierdzenia Cramera.

Na podstawie lematu wnioskujemy, że po lewej stronie tylko jedenskładnik jest niezerowy — ten zawierający xk .Współczynnik przy tej niewiadomej wynosi detA.Prawa strona jest rozwinięciem wyznacznika detAk . Zatem

detA · xk = detAk ,

skąd

xk =detAkdetA

, k = 1, 2, . . . , n.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód twierdzenia Cramera.

Krok 2. Wiemy na razie, że jeżeli układ ma rozwiązanie, to jestono określone wzorami Cramera.

Sprawdzimy, że istotnie liczby xk określone tymi wzorami spełniająrównania układu.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód twierdzenia Cramera.

Krok 2. Wiemy na razie, że jeżeli układ ma rozwiązanie, to jestono określone wzorami Cramera.Sprawdzimy, że istotnie liczby xk określone tymi wzorami spełniająrównania układu.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód twierdzenia Cramera.

Po podstawieniu do s-tego równania otrzymujemy:

as1detA1detA

+ as2detA2detA

· · ·+ asndetAndetA

=

=1detA

[as1(b1A11 + · · ·+ bnAn1) + · · ·+

+asn(b1A1n + · · ·+ bnAnn)]=

=1detA

[b1(as1A11 + · · ·+ asnA1n) + · · ·+

+bn(as1An1 + · · ·+ asnAnn)]=

=1detA

bs · detA = bs .

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód twierdzenia Cramera.

Po podstawieniu do s-tego równania otrzymujemy:

as1detA1detA

+ as2detA2detA

· · ·+ asndetAndetA

=

=1detA

[as1(b1A11 + · · ·+ bnAn1) + · · ·+

+asn(b1A1n + · · ·+ bnAnn)]=

=1detA

[b1(as1A11 + · · ·+ asnA1n) + · · ·+

+bn(as1An1 + · · ·+ asnAnn)]=

=1detA

bs · detA = bs .

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód twierdzenia Cramera.

Po podstawieniu do s-tego równania otrzymujemy:

as1detA1detA

+ as2detA2detA

· · ·+ asndetAndetA

=

=1detA

[as1(b1A11 + · · ·+ bnAn1) + · · ·+

+asn(b1A1n + · · ·+ bnAnn)]=

=1detA

[b1(as1A11 + · · ·+ asnA1n) + · · ·+

+bn(as1An1 + · · ·+ asnAnn)]=

=1detA

bs · detA = bs .

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód twierdzenia Cramera.

Po podstawieniu do s-tego równania otrzymujemy:

as1detA1detA

+ as2detA2detA

· · ·+ asndetAndetA

=

=1detA

[as1(b1A11 + · · ·+ bnAn1) + · · ·+

+asn(b1A1n + · · ·+ bnAnn)]=

=1detA

[b1(as1A11 + · · ·+ asnA1n) + · · ·+

+bn(as1An1 + · · ·+ asnAnn)]=

=1detA

bs · detA = bs .

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód twierdzenia Cramera.

Po podstawieniu do s-tego równania otrzymujemy:

as1detA1detA

+ as2detA2detA

· · ·+ asndetAndetA

=

=1detA

[as1(b1A11 + · · ·+ bnAn1) + · · ·+

+asn(b1A1n + · · ·+ bnAnn)]=

=1detA

[b1(as1A11 + · · ·+ asnA1n) + · · ·+

+bn(as1An1 + · · ·+ asnAnn)]=

=1detA

bs · detA =

bs .

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Dowód twierdzenia Cramera.

Po podstawieniu do s-tego równania otrzymujemy:

as1detA1detA

+ as2detA2detA

· · ·+ asndetAndetA

=

=1detA

[as1(b1A11 + · · ·+ bnAn1) + · · ·+

+asn(b1A1n + · · ·+ bnAnn)]=

=1detA

[b1(as1A11 + · · ·+ asnA1n) + · · ·+

+bn(as1An1 + · · ·+ asnAnn)]=

=1detA

bs · detA = bs .

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Przykład

x1 + 2x2 + 3x3 + 4x4 = 52x1 + x2 + 2x3 + 3x4 = 13x1 + 2x2 + x3 + 2x4 = 14x1 + 3x2 + 2x3 + x4 = −5 .

Obliczamy kolejno wyznaczniki:

detA =

∣∣∣∣∣∣∣∣∣1 2 3 42 1 2 33 2 1 24 3 2 1

∣∣∣∣∣∣∣∣∣ = −20,

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Przykład

x1 + 2x2 + 3x3 + 4x4 = 52x1 + x2 + 2x3 + 3x4 = 13x1 + 2x2 + x3 + 2x4 = 14x1 + 3x2 + 2x3 + x4 = −5 .

Obliczamy kolejno wyznaczniki:

detA =

∣∣∣∣∣∣∣∣∣1 2 3 42 1 2 33 2 1 24 3 2 1

∣∣∣∣∣∣∣∣∣ = −20,

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Przykład

x1 + 2x2 + 3x3 + 4x4 = 52x1 + x2 + 2x3 + 3x4 = 13x1 + 2x2 + x3 + 2x4 = 14x1 + 3x2 + 2x3 + x4 = −5 .

Obliczamy kolejno wyznaczniki:

detA =

∣∣∣∣∣∣∣∣∣1 2 3 42 1 2 33 2 1 24 3 2 1

∣∣∣∣∣∣∣∣∣ = −20,

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

detA1 =

∣∣∣∣∣∣∣∣∣5 2 3 41 1 2 31 2 1 2−5 3 2 1

∣∣∣∣∣∣∣∣∣ = 40,

detA2 =

∣∣∣∣∣∣∣∣∣1 5 3 42 1 2 33 1 1 24 −5 2 1

∣∣∣∣∣∣∣∣∣ = −40,

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

detA1 =

∣∣∣∣∣∣∣∣∣5 2 3 41 1 2 31 2 1 2−5 3 2 1

∣∣∣∣∣∣∣∣∣ = 40,

detA2 =

∣∣∣∣∣∣∣∣∣1 5 3 42 1 2 33 1 1 24 −5 2 1

∣∣∣∣∣∣∣∣∣ = −40,

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

detA3 =

∣∣∣∣∣∣∣∣∣1 2 5 42 1 1 33 2 1 24 3 −5 1

∣∣∣∣∣∣∣∣∣ = 60,

detA4 =

∣∣∣∣∣∣∣∣∣1 2 3 52 1 2 13 2 1 14 3 2 −5

∣∣∣∣∣∣∣∣∣ = −60.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

detA3 =

∣∣∣∣∣∣∣∣∣1 2 5 42 1 1 33 2 1 24 3 −5 1

∣∣∣∣∣∣∣∣∣ = 60,

detA4 =

∣∣∣∣∣∣∣∣∣1 2 3 52 1 2 13 2 1 14 3 2 −5

∣∣∣∣∣∣∣∣∣ = −60.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Zatem

x1 =detA1detA

= −2,

x2 =detA2detA

= 2,

x3 =detA3detA

= −3,

x4 =detA4detA

= 3.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Zatem

x1 =detA1detA

= −2,

x2 =detA2detA

= 2,

x3 =detA3detA

= −3,

x4 =detA4detA

= 3.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Zatem

x1 =detA1detA

= −2,

x2 =detA2detA

= 2,

x3 =detA3detA

= −3,

x4 =detA4detA

= 3.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Zatem

x1 =detA1detA

= −2,

x2 =detA2detA

= 2,

x3 =detA3detA

= −3,

x4 =detA4detA

= 3.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Układ jednorodny

Układ (1) dla b1 = b2 = . . . = bn = 0 nazywamy układemjednorodnym.

Jeżeli jest on układem Cramera, to ma tylko rozwiązanie zerowe,bo detAk = 0 dla k = 1, 2, . . . , n.

Wniosek

Układ jednorodny ma rozwiązanie niezerowe wtedy i tylko wtedy,gdy detA = 0.

Wówczas rozwiązań jest nieskończenie wiele.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Układ jednorodny

Układ (1) dla b1 = b2 = . . . = bn = 0 nazywamy układemjednorodnym.Jeżeli jest on układem Cramera, to ma tylko rozwiązanie zerowe,

bo detAk = 0 dla k = 1, 2, . . . , n.

Wniosek

Układ jednorodny ma rozwiązanie niezerowe wtedy i tylko wtedy,gdy detA = 0.

Wówczas rozwiązań jest nieskończenie wiele.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Układ jednorodny

Układ (1) dla b1 = b2 = . . . = bn = 0 nazywamy układemjednorodnym.Jeżeli jest on układem Cramera, to ma tylko rozwiązanie zerowe,bo detAk = 0 dla k = 1, 2, . . . , n.

Wniosek

Układ jednorodny ma rozwiązanie niezerowe wtedy i tylko wtedy,gdy detA = 0.

Wówczas rozwiązań jest nieskończenie wiele.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Układ jednorodny

Układ (1) dla b1 = b2 = . . . = bn = 0 nazywamy układemjednorodnym.Jeżeli jest on układem Cramera, to ma tylko rozwiązanie zerowe,bo detAk = 0 dla k = 1, 2, . . . , n.

Wniosek

Układ jednorodny ma rozwiązanie niezerowe wtedy i tylko wtedy,gdy detA = 0.

Wówczas rozwiązań jest nieskończenie wiele.

Macierze i wyznaczniki

Macierze. Działania na macierzach.Wyznacznik macierzy.

Układy Cramera

Układ jednorodny

Układ (1) dla b1 = b2 = . . . = bn = 0 nazywamy układemjednorodnym.Jeżeli jest on układem Cramera, to ma tylko rozwiązanie zerowe,bo detAk = 0 dla k = 1, 2, . . . , n.

Wniosek

Układ jednorodny ma rozwiązanie niezerowe wtedy i tylko wtedy,gdy detA = 0.

Wówczas rozwiązań jest nieskończenie wiele.

Macierze i wyznaczniki

Recommended