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線形代数 I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨 賢太郎 May 12, 2017

線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

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線形代数 I「パラメータ表示と被約階段行列」

吉冨 賢太郎

May 12, 2017

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パラメータ表示 (1 つの方程式)

平面の方程式 (=1 次方程式) ⇝ パラメータ表示一般の 1 次方程式のパラメータ表示は?

問題. 1 次方程式 x+ y+ z +w = 1 のパラメータ表示を求めよ.

解は不定 ⇝ いずれかの変数 (e.g. w)= p (パラメータ)方程式 : x+y+z=1`p ) 依然として不定z = q ⇝ x+y=1`p`q : ) 依然として不定y = r ⇝ x=1`p`q`r : p; q; r で “確定”⇝ x = 1` p` q ` r, y = r, z = q, w = p

☆ “確定” するまで変数をパラメータにおく

☆ 1 つの方程式 : パラメータの数は「変数の数`1」

☆ パラメータにおく変数はどれでもよいが, 後ろからと約束する.

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パラメータ表示 (1 つの方程式)平面の方程式 (=1 次方程式) ⇝ パラメータ表示

一般の 1 次方程式のパラメータ表示は?

問題. 1 次方程式 x+ y+ z +w = 1 のパラメータ表示を求めよ.

解は不定 ⇝ いずれかの変数 (e.g. w)= p (パラメータ)方程式 : x+y+z=1`p ) 依然として不定z = q ⇝ x+y=1`p`q : ) 依然として不定y = r ⇝ x=1`p`q`r : p; q; r で “確定”⇝ x = 1` p` q ` r, y = r, z = q, w = p

☆ “確定” するまで変数をパラメータにおく

☆ 1 つの方程式 : パラメータの数は「変数の数`1」

☆ パラメータにおく変数はどれでもよいが, 後ろからと約束する.

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パラメータ表示 (1 つの方程式)平面の方程式 (=1 次方程式) ⇝ パラメータ表示一般の 1 次方程式のパラメータ表示は?

問題. 1 次方程式 x+ y+ z +w = 1 のパラメータ表示を求めよ.

解は不定 ⇝ いずれかの変数 (e.g. w)= p (パラメータ)方程式 : x+y+z=1`p ) 依然として不定z = q ⇝ x+y=1`p`q : ) 依然として不定y = r ⇝ x=1`p`q`r : p; q; r で “確定”⇝ x = 1` p` q ` r, y = r, z = q, w = p

☆ “確定” するまで変数をパラメータにおく

☆ 1 つの方程式 : パラメータの数は「変数の数`1」

☆ パラメータにおく変数はどれでもよいが, 後ろからと約束する.

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パラメータ表示 (1 つの方程式)平面の方程式 (=1 次方程式) ⇝ パラメータ表示一般の 1 次方程式のパラメータ表示は?

問題. 1 次方程式 x+ y+ z +w = 1 のパラメータ表示を求めよ.

解は不定 ⇝ いずれかの変数 (e.g. w)= p (パラメータ)方程式 : x+y+z=1`p ) 依然として不定z = q ⇝ x+y=1`p`q : ) 依然として不定y = r ⇝ x=1`p`q`r : p; q; r で “確定”⇝ x = 1` p` q ` r, y = r, z = q, w = p

☆ “確定” するまで変数をパラメータにおく

☆ 1 つの方程式 : パラメータの数は「変数の数`1」

☆ パラメータにおく変数はどれでもよいが, 後ろからと約束する.

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パラメータ表示 (1 つの方程式)平面の方程式 (=1 次方程式) ⇝ パラメータ表示一般の 1 次方程式のパラメータ表示は?

問題. 1 次方程式 x+ y+ z +w = 1 のパラメータ表示を求めよ.

解は不定 ⇝ いずれかの変数 (e.g. w)= p (パラメータ)

方程式 : x+y+z=1`p ) 依然として不定z = q ⇝ x+y=1`p`q : ) 依然として不定y = r ⇝ x=1`p`q`r : p; q; r で “確定”⇝ x = 1` p` q ` r, y = r, z = q, w = p

☆ “確定” するまで変数をパラメータにおく

☆ 1 つの方程式 : パラメータの数は「変数の数`1」

☆ パラメータにおく変数はどれでもよいが, 後ろからと約束する.

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パラメータ表示 (1 つの方程式)平面の方程式 (=1 次方程式) ⇝ パラメータ表示一般の 1 次方程式のパラメータ表示は?

問題. 1 次方程式 x+ y+ z +w = 1 のパラメータ表示を求めよ.

解は不定 ⇝ いずれかの変数 (e.g. w)= p (パラメータ)方程式 : x+y+z=1`p

) 依然として不定z = q ⇝ x+y=1`p`q : ) 依然として不定y = r ⇝ x=1`p`q`r : p; q; r で “確定”⇝ x = 1` p` q ` r, y = r, z = q, w = p

☆ “確定” するまで変数をパラメータにおく

☆ 1 つの方程式 : パラメータの数は「変数の数`1」

☆ パラメータにおく変数はどれでもよいが, 後ろからと約束する.

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パラメータ表示 (1 つの方程式)平面の方程式 (=1 次方程式) ⇝ パラメータ表示一般の 1 次方程式のパラメータ表示は?

問題. 1 次方程式 x+ y+ z +w = 1 のパラメータ表示を求めよ.

解は不定 ⇝ いずれかの変数 (e.g. w)= p (パラメータ)方程式 : x+y+z=1`p ) 依然として不定

z = q ⇝ x+y=1`p`q : ) 依然として不定y = r ⇝ x=1`p`q`r : p; q; r で “確定”⇝ x = 1` p` q ` r, y = r, z = q, w = p

☆ “確定” するまで変数をパラメータにおく

☆ 1 つの方程式 : パラメータの数は「変数の数`1」

☆ パラメータにおく変数はどれでもよいが, 後ろからと約束する.

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パラメータ表示 (1 つの方程式)平面の方程式 (=1 次方程式) ⇝ パラメータ表示一般の 1 次方程式のパラメータ表示は?

問題. 1 次方程式 x+ y+ z +w = 1 のパラメータ表示を求めよ.

解は不定 ⇝ いずれかの変数 (e.g. w)= p (パラメータ)方程式 : x+y+z=1`p ) 依然として不定z = q

⇝ x+y=1`p`q : ) 依然として不定y = r ⇝ x=1`p`q`r : p; q; r で “確定”⇝ x = 1` p` q ` r, y = r, z = q, w = p

☆ “確定” するまで変数をパラメータにおく

☆ 1 つの方程式 : パラメータの数は「変数の数`1」

☆ パラメータにおく変数はどれでもよいが, 後ろからと約束する.

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パラメータ表示 (1 つの方程式)平面の方程式 (=1 次方程式) ⇝ パラメータ表示一般の 1 次方程式のパラメータ表示は?

問題. 1 次方程式 x+ y+ z +w = 1 のパラメータ表示を求めよ.

解は不定 ⇝ いずれかの変数 (e.g. w)= p (パラメータ)方程式 : x+y+z=1`p ) 依然として不定z = q ⇝ x+y=1`p`q :

) 依然として不定y = r ⇝ x=1`p`q`r : p; q; r で “確定”⇝ x = 1` p` q ` r, y = r, z = q, w = p

☆ “確定” するまで変数をパラメータにおく

☆ 1 つの方程式 : パラメータの数は「変数の数`1」

☆ パラメータにおく変数はどれでもよいが, 後ろからと約束する.

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パラメータ表示 (1 つの方程式)平面の方程式 (=1 次方程式) ⇝ パラメータ表示一般の 1 次方程式のパラメータ表示は?

問題. 1 次方程式 x+ y+ z +w = 1 のパラメータ表示を求めよ.

解は不定 ⇝ いずれかの変数 (e.g. w)= p (パラメータ)方程式 : x+y+z=1`p ) 依然として不定z = q ⇝ x+y=1`p`q : ) 依然として不定

y = r ⇝ x=1`p`q`r : p; q; r で “確定”⇝ x = 1` p` q ` r, y = r, z = q, w = p

☆ “確定” するまで変数をパラメータにおく

☆ 1 つの方程式 : パラメータの数は「変数の数`1」

☆ パラメータにおく変数はどれでもよいが, 後ろからと約束する.

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パラメータ表示 (1 つの方程式)平面の方程式 (=1 次方程式) ⇝ パラメータ表示一般の 1 次方程式のパラメータ表示は?

問題. 1 次方程式 x+ y+ z +w = 1 のパラメータ表示を求めよ.

解は不定 ⇝ いずれかの変数 (e.g. w)= p (パラメータ)方程式 : x+y+z=1`p ) 依然として不定z = q ⇝ x+y=1`p`q : ) 依然として不定y = r

⇝ x=1`p`q`r : p; q; r で “確定”⇝ x = 1` p` q ` r, y = r, z = q, w = p

☆ “確定” するまで変数をパラメータにおく

☆ 1 つの方程式 : パラメータの数は「変数の数`1」

☆ パラメータにおく変数はどれでもよいが, 後ろからと約束する.

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パラメータ表示 (1 つの方程式)平面の方程式 (=1 次方程式) ⇝ パラメータ表示一般の 1 次方程式のパラメータ表示は?

問題. 1 次方程式 x+ y+ z +w = 1 のパラメータ表示を求めよ.

解は不定 ⇝ いずれかの変数 (e.g. w)= p (パラメータ)方程式 : x+y+z=1`p ) 依然として不定z = q ⇝ x+y=1`p`q : ) 依然として不定y = r ⇝ x=1`p`q`r :

p; q; r で “確定”⇝ x = 1` p` q ` r, y = r, z = q, w = p

☆ “確定” するまで変数をパラメータにおく

☆ 1 つの方程式 : パラメータの数は「変数の数`1」

☆ パラメータにおく変数はどれでもよいが, 後ろからと約束する.

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パラメータ表示 (1 つの方程式)平面の方程式 (=1 次方程式) ⇝ パラメータ表示一般の 1 次方程式のパラメータ表示は?

問題. 1 次方程式 x+ y+ z +w = 1 のパラメータ表示を求めよ.

解は不定 ⇝ いずれかの変数 (e.g. w)= p (パラメータ)方程式 : x+y+z=1`p ) 依然として不定z = q ⇝ x+y=1`p`q : ) 依然として不定y = r ⇝ x=1`p`q`r : p; q; r で “確定”⇝ x = 1` p` q ` r, y = r, z = q, w = p

☆ “確定” するまで変数をパラメータにおく

☆ 1 つの方程式 : パラメータの数は「変数の数`1」

☆ パラメータにおく変数はどれでもよいが, 後ろからと約束する.

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パラメータ表示 (1 つの方程式)平面の方程式 (=1 次方程式) ⇝ パラメータ表示一般の 1 次方程式のパラメータ表示は?

問題. 1 次方程式 x+ y+ z +w = 1 のパラメータ表示を求めよ.

解は不定 ⇝ いずれかの変数 (e.g. w)= p (パラメータ)方程式 : x+y+z=1`p ) 依然として不定z = q ⇝ x+y=1`p`q : ) 依然として不定y = r ⇝ x=1`p`q`r : p; q; r で “確定”⇝ x = 1` p` q ` r, y = r, z = q, w = p

☆ “確定” するまで変数をパラメータにおく

☆ 1 つの方程式 : パラメータの数は「変数の数`1」

☆ パラメータにおく変数はどれでもよいが, 後ろからと約束する.

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パラメータ表示 (1 つの方程式)平面の方程式 (=1 次方程式) ⇝ パラメータ表示一般の 1 次方程式のパラメータ表示は?

問題. 1 次方程式 x+ y+ z +w = 1 のパラメータ表示を求めよ.

解は不定 ⇝ いずれかの変数 (e.g. w)= p (パラメータ)方程式 : x+y+z=1`p ) 依然として不定z = q ⇝ x+y=1`p`q : ) 依然として不定y = r ⇝ x=1`p`q`r : p; q; r で “確定”⇝ x = 1` p` q ` r, y = r, z = q, w = p

☆ “確定” するまで変数をパラメータにおく

☆ 1 つの方程式 : パラメータの数は「変数の数`1」

☆ パラメータにおく変数はどれでもよいが, 後ろからと約束する.

Page 17: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

パラメータ表示 (1 つの方程式)平面の方程式 (=1 次方程式) ⇝ パラメータ表示一般の 1 次方程式のパラメータ表示は?

問題. 1 次方程式 x+ y+ z +w = 1 のパラメータ表示を求めよ.

解は不定 ⇝ いずれかの変数 (e.g. w)= p (パラメータ)方程式 : x+y+z=1`p ) 依然として不定z = q ⇝ x+y=1`p`q : ) 依然として不定y = r ⇝ x=1`p`q`r : p; q; r で “確定”⇝ x = 1` p` q ` r, y = r, z = q, w = p

☆ “確定” するまで変数をパラメータにおく

☆ 1 つの方程式 : パラメータの数は「変数の数`1」

☆ パラメータにおく変数はどれでもよいが, 後ろからと約束する.

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パラメータ表示 (方程式 2 つ以上の場合)

問題. x; y; z に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

A

(

x +2z=1

y+3z=4z = t ⇝ 各方程式からx = 1` 2t, y = 4` 3t :確定!

問題. x; y; z; w に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

A

8

>

<

>

:

x + w =`1y + 3w= 1

z+ 2w= 4

w = t ⇝ 各方程式からx=`1`t, y=1`3t, z=4`2t

確定!

注 ・係数行列にある特徴があるので, 各方程式が独立・パラメータの数は「変数の数`方程式の数」・最初の例で (3,4) 成分が , 0 ならば解なし

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パラメータ表示 (方程式 2 つ以上の場合)問題. x; y; z に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

A

(

x +2z=1

y+3z=4z = t ⇝ 各方程式からx = 1` 2t, y = 4` 3t :確定!

問題. x; y; z; w に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

A

8

>

<

>

:

x + w =`1y + 3w= 1

z+ 2w= 4

w = t ⇝ 各方程式からx=`1`t, y=1`3t, z=4`2t

確定!

注 ・係数行列にある特徴があるので, 各方程式が独立・パラメータの数は「変数の数`方程式の数」・最初の例で (3,4) 成分が , 0 ならば解なし

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パラメータ表示 (方程式 2 つ以上の場合)問題. x; y; z に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

A

(

x +2z=1

y+3z=4

z = t ⇝ 各方程式からx = 1` 2t, y = 4` 3t :確定!

問題. x; y; z; w に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

A

8

>

<

>

:

x + w =`1y + 3w= 1

z+ 2w= 4

w = t ⇝ 各方程式からx=`1`t, y=1`3t, z=4`2t

確定!

注 ・係数行列にある特徴があるので, 各方程式が独立・パラメータの数は「変数の数`方程式の数」・最初の例で (3,4) 成分が , 0 ならば解なし

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パラメータ表示 (方程式 2 つ以上の場合)問題. x; y; z に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

A

(

x +2z=1

y+3z=4z = t ⇝ 各方程式から

x = 1` 2t, y = 4` 3t :確定!

問題. x; y; z; w に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

A

8

>

<

>

:

x + w =`1y + 3w= 1

z+ 2w= 4

w = t ⇝ 各方程式からx=`1`t, y=1`3t, z=4`2t

確定!

注 ・係数行列にある特徴があるので, 各方程式が独立・パラメータの数は「変数の数`方程式の数」・最初の例で (3,4) 成分が , 0 ならば解なし

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パラメータ表示 (方程式 2 つ以上の場合)問題. x; y; z に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

A

(

x +2z=1

y+3z=4z = t ⇝ 各方程式からx = 1` 2t, y = 4` 3t :確定!

問題. x; y; z; w に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

A

8

>

<

>

:

x + w =`1y + 3w= 1

z+ 2w= 4

w = t ⇝ 各方程式からx=`1`t, y=1`3t, z=4`2t

確定!

注 ・係数行列にある特徴があるので, 各方程式が独立・パラメータの数は「変数の数`方程式の数」・最初の例で (3,4) 成分が , 0 ならば解なし

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パラメータ表示 (方程式 2 つ以上の場合)問題. x; y; z に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

A

(

x +2z=1

y+3z=4z = t ⇝ 各方程式からx = 1` 2t, y = 4` 3t :確定!

問題. x; y; z; w に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

A

8

>

<

>

:

x + w =`1y + 3w= 1

z+ 2w= 4

w = t ⇝ 各方程式からx=`1`t, y=1`3t, z=4`2t

確定!

注 ・係数行列にある特徴があるので, 各方程式が独立・パラメータの数は「変数の数`方程式の数」・最初の例で (3,4) 成分が , 0 ならば解なし

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パラメータ表示 (方程式 2 つ以上の場合)問題. x; y; z に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

A

(

x +2z=1

y+3z=4z = t ⇝ 各方程式からx = 1` 2t, y = 4` 3t :確定!

問題. x; y; z; w に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

A

8

>

<

>

:

x + w =`1y + 3w= 1

z+ 2w= 4

w = t ⇝ 各方程式から

x=`1`t, y=1`3t, z=4`2t確定!

注 ・係数行列にある特徴があるので, 各方程式が独立・パラメータの数は「変数の数`方程式の数」・最初の例で (3,4) 成分が , 0 ならば解なし

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パラメータ表示 (方程式 2 つ以上の場合)問題. x; y; z に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

A

(

x +2z=1

y+3z=4z = t ⇝ 各方程式からx = 1` 2t, y = 4` 3t :確定!

問題. x; y; z; w に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

A

8

>

<

>

:

x + w =`1y + 3w= 1

z+ 2w= 4

w = t ⇝ 各方程式からx=`1`t, y=1`3t, z=4`2t

確定!

注 ・係数行列にある特徴があるので, 各方程式が独立・パラメータの数は「変数の数`方程式の数」・最初の例で (3,4) 成分が , 0 ならば解なし

Page 26: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

パラメータ表示 (方程式 2 つ以上の場合)問題. x; y; z に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

A

(

x +2z=1

y+3z=4z = t ⇝ 各方程式からx = 1` 2t, y = 4` 3t :確定!

問題. x; y; z; w に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

A

8

>

<

>

:

x + w =`1y + 3w= 1

z+ 2w= 4

w = t ⇝ 各方程式からx=`1`t, y=1`3t, z=4`2t

確定!

注 ・係数行列にある特徴があるので, 各方程式が独立・パラメータの数は「変数の数`方程式の数」・最初の例で (3,4) 成分が , 0 ならば解なし

Page 27: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

パラメータ表示 (方程式 2 つ以上の場合)問題. x; y; z に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

A

(

x +2z=1

y+3z=4z = t ⇝ 各方程式からx = 1` 2t, y = 4` 3t :確定!

問題. x; y; z; w に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

A

8

>

<

>

:

x + w =`1y + 3w= 1

z+ 2w= 4

w = t ⇝ 各方程式からx=`1`t, y=1`3t, z=4`2t

確定!

注 ・係数行列にある特徴があるので, 各方程式が独立

・パラメータの数は「変数の数`方程式の数」・最初の例で (3,4) 成分が , 0 ならば解なし

Page 28: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

パラメータ表示 (方程式 2 つ以上の場合)問題. x; y; z に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

A

(

x +2z=1

y+3z=4z = t ⇝ 各方程式からx = 1` 2t, y = 4` 3t :確定!

問題. x; y; z; w に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

A

8

>

<

>

:

x + w =`1y + 3w= 1

z+ 2w= 4

w = t ⇝ 各方程式からx=`1`t, y=1`3t, z=4`2t

確定!

注 ・係数行列にある特徴があるので, 各方程式が独立・パラメータの数は「変数の数`方程式の数」

・最初の例で (3,4) 成分が , 0 ならば解なし

Page 29: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

パラメータ表示 (方程式 2 つ以上の場合)問題. x; y; z に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

A

(

x +2z=1

y+3z=4z = t ⇝ 各方程式からx = 1` 2t, y = 4` 3t :確定!

問題. x; y; z; w に関する連立 1 次方程式の拡大係数行列が次で

与えられるとき, パラメータ表示を求めよ:

0

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

A

8

>

<

>

:

x + w =`1y + 3w= 1

z+ 2w= 4

w = t ⇝ 各方程式からx=`1`t, y=1`3t, z=4`2t

確定!

注 ・係数行列にある特徴があるので, 各方程式が独立・パラメータの数は「変数の数`方程式の数」・最初の例で (3,4) 成分が , 0 ならば解なし

Page 30: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列

0

B

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

C

A,

0

B

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

C

A,...

・階段行列である・階段の “段の列” は基本ベクトル

Page 31: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列0

B

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

C

A,

0

B

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

C

A,...

・階段行列である・階段の “段の列” は基本ベクトル

Page 32: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列0

B

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

C

A,

0

B

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

C

A,...

・階段行列である

・階段の “段の列” は基本ベクトル

Page 33: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列0

B

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

C

A,

0

B

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

C

A,...

・階段行列である・階段の “段の列” は基本ベクトル

Page 34: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列0

B

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

C

A,

0

B

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

C

A,...

・階段行列である・階段の “段の列” は基本ベクトル

Page 35: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列0

B

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

C

A,

0

B

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

C

A,...

・階段行列である・階段の “段の列” は基本ベクトル

例0

@

1 2 0 1 30 0 1 2 10 0 0 0 0

1

A

1 列目,2 列目が e1;e2 というわけではない.0

@

0 1 0 1 30 0 1 2 10 0 0 0 0

1

A

1 列目が零ベクトルであってもよい.(方程式の例: y + z = 1)

0

@

1 0 2 0 30 1 1 0 20 0 0 1 `1

1

A e1;e2;e3 と続く必要はない.

0

@

1 2 2 1 30 0 0 0 00 0 0 0 0

1

A

rank 1 の行列は 1 行目を定数倍で被約階段行列

Page 36: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列0

B

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

C

A,

0

B

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

C

A,...

・階段行列である・階段の “段の列” は基本ベクトル

例0

@

1 2 0 1 30 0 1 2 10 0 0 0 0

1

A

1 列目,2 列目が e1;e2 というわけではない.

0

@

0 1 0 1 30 0 1 2 10 0 0 0 0

1

A

1 列目が零ベクトルであってもよい.(方程式の例: y + z = 1)

0

@

1 0 2 0 30 1 1 0 20 0 0 1 `1

1

A e1;e2;e3 と続く必要はない.

0

@

1 2 2 1 30 0 0 0 00 0 0 0 0

1

A

rank 1 の行列は 1 行目を定数倍で被約階段行列

Page 37: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列0

B

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

C

A,

0

B

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

C

A,...

・階段行列である・階段の “段の列” は基本ベクトル

例0

@

1 2 0 1 30 0 1 2 10 0 0 0 0

1

A

1 列目,2 列目が e1;e2 というわけではない.0

@

0 1 0 1 30 0 1 2 10 0 0 0 0

1

A

1 列目が零ベクトルであってもよい.(方程式の例: y + z = 1)

0

@

1 0 2 0 30 1 1 0 20 0 0 1 `1

1

A e1;e2;e3 と続く必要はない.

0

@

1 2 2 1 30 0 0 0 00 0 0 0 0

1

A

rank 1 の行列は 1 行目を定数倍で被約階段行列

Page 38: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列0

B

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

C

A,

0

B

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

C

A,...

・階段行列である・階段の “段の列” は基本ベクトル

例0

@

1 2 0 1 30 0 1 2 10 0 0 0 0

1

A

1 列目,2 列目が e1;e2 というわけではない.0

@

0 1 0 1 30 0 1 2 10 0 0 0 0

1

A

1 列目が零ベクトルであってもよい.(方程式の例: y + z = 1)

0

@

1 0 2 0 30 1 1 0 20 0 0 1 `1

1

A e1;e2;e3 と続く必要はない.

0

@

1 2 2 1 30 0 0 0 00 0 0 0 0

1

A

rank 1 の行列は 1 行目を定数倍で被約階段行列

Page 39: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列0

B

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

C

A,

0

B

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

C

A,...

・階段行列である・階段の “段の列” は基本ベクトル

例0

@

1 2 0 1 30 0 1 2 10 0 0 0 0

1

A

1 列目,2 列目が e1;e2 というわけではない.0

@

0 1 0 1 30 0 1 2 10 0 0 0 0

1

A

1 列目が零ベクトルであってもよい.(方程式の例: y + z = 1)

0

@

1 0 2 0 30 1 1 0 20 0 0 1 `1

1

A

e1;e2;e3 と続く必要はない.

0

@

1 2 2 1 30 0 0 0 00 0 0 0 0

1

A

rank 1 の行列は 1 行目を定数倍で被約階段行列

Page 40: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列0

B

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

C

A,

0

B

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

C

A,...

・階段行列である・階段の “段の列” は基本ベクトル

例0

@

1 2 0 1 30 0 1 2 10 0 0 0 0

1

A

1 列目,2 列目が e1;e2 というわけではない.0

@

0 1 0 1 30 0 1 2 10 0 0 0 0

1

A

1 列目が零ベクトルであってもよい.(方程式の例: y + z = 1)

0

@

1 0 2 0 30 1 1 0 20 0 0 1 `1

1

A e1;e2;e3 と続く必要はない.

0

@

1 2 2 1 30 0 0 0 00 0 0 0 0

1

A

rank 1 の行列は 1 行目を定数倍で被約階段行列

Page 41: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列0

B

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

C

A,

0

B

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

C

A,...

・階段行列である・階段の “段の列” は基本ベクトル

例0

@

1 2 0 1 30 0 1 2 10 0 0 0 0

1

A

1 列目,2 列目が e1;e2 というわけではない.0

@

0 1 0 1 30 0 1 2 10 0 0 0 0

1

A

1 列目が零ベクトルであってもよい.(方程式の例: y + z = 1)

0

@

1 0 2 0 30 1 1 0 20 0 0 1 `1

1

A e1;e2;e3 と続く必要はない.

0

@

1 2 2 1 30 0 0 0 00 0 0 0 0

1

A

rank 1 の行列は 1 行目を定数倍で被約階段行列

Page 42: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列0

B

@

1 0 2 10 1 3 40 0 0 0

1

C

A,

0

B

@

1 0 0 1 `10 1 0 3 10 0 1 2 4

1

C

A,...

・階段行列である・階段の “段の列” は基本ベクトル

例0

@

1 2 0 1 30 0 1 2 10 0 0 0 0

1

A

1 列目,2 列目が e1;e2 というわけではない.0

@

0 1 0 1 30 0 1 2 10 0 0 0 0

1

A

1 列目が零ベクトルであってもよい.(方程式の例: y + z = 1)

0

@

1 0 2 0 30 1 1 0 20 0 0 1 `1

1

A e1;e2;e3 と続く必要はない.

0

@

1 2 2 1 30 0 0 0 00 0 0 0 0

1

A

rank 1 の行列は 1 行目を定数倍で被約階段行列

Page 43: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列への変形

0

B

@

2 `1 1 2 51 `1 `1 1 00 1 3 1 9

1

C

A

1 行目$2 行目交換(1,1) 成分について第 1 列掃き出し

0

B

@

1 `1 `1 1 00 1 3 0 50 1 3 1 9

1

C

A

(2,2) 成分について第 2 列掃き出し

0

B

@

1 0 2 1 50 1 3 0 50 0 0 1 4

1

C

A

(1,4) 成分について第 4 列を掃き出し

0

B

@

1 0 2 0 10 1 3 0 50 0 0 1 4

1

C

A

Page 44: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列への変形0

B

@

2 `1 1 2 51 `1 `1 1 00 1 3 1 9

1

C

A

1 行目$2 行目交換(1,1) 成分について第 1 列掃き出し

0

B

@

1 `1 `1 1 00 1 3 0 50 1 3 1 9

1

C

A

(2,2) 成分について第 2 列掃き出し

0

B

@

1 0 2 1 50 1 3 0 50 0 0 1 4

1

C

A

(1,4) 成分について第 4 列を掃き出し

0

B

@

1 0 2 0 10 1 3 0 50 0 0 1 4

1

C

A

Page 45: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列への変形0

B

@

2 `1 1 2 51 `1 `1 1 00 1 3 1 9

1

C

A

1 行目$2 行目交換(1,1) 成分について第 1 列掃き出し

0

B

@

1 `1 `1 1 00 1 3 0 50 1 3 1 9

1

C

A

(2,2) 成分について第 2 列掃き出し

0

B

@

1 0 2 1 50 1 3 0 50 0 0 1 4

1

C

A

(1,4) 成分について第 4 列を掃き出し

0

B

@

1 0 2 0 10 1 3 0 50 0 0 1 4

1

C

A

Page 46: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列への変形0

B

@

2 `1 1 2 51 `1 `1 1 00 1 3 1 9

1

C

A

1 行目$2 行目交換(1,1) 成分について第 1 列掃き出し

0

B

@

1 `1 `1 1 00 1 3 0 50 1 3 1 9

1

C

A

(2,2) 成分について第 2 列掃き出し

0

B

@

1 0 2 1 50 1 3 0 50 0 0 1 4

1

C

A

(1,4) 成分について第 4 列を掃き出し

0

B

@

1 0 2 0 10 1 3 0 50 0 0 1 4

1

C

A

Page 47: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列への変形0

B

@

2 `1 1 2 51 `1 `1 1 00 1 3 1 9

1

C

A

1 行目$2 行目交換(1,1) 成分について第 1 列掃き出し

0

B

@

1 `1 `1 1 00 1 3 0 50 1 3 1 9

1

C

A

(2,2) 成分について第 2 列掃き出し

0

B

@

1 0 2 1 50 1 3 0 50 0 0 1 4

1

C

A

(1,4) 成分について第 4 列を掃き出し

0

B

@

1 0 2 0 10 1 3 0 50 0 0 1 4

1

C

A

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被約階段行列への変形0

B

@

2 `1 1 2 51 `1 `1 1 00 1 3 1 9

1

C

A

1 行目$2 行目交換(1,1) 成分について第 1 列掃き出し

0

B

@

1 `1 `1 1 00 1 3 0 50 1 3 1 9

1

C

A

(2,2) 成分について第 2 列掃き出し

0

B

@

1 0 2 1 50 1 3 0 50 0 0 1 4

1

C

A

(1,4) 成分について第 4 列を掃き出し

0

B

@

1 0 2 0 10 1 3 0 50 0 0 1 4

1

C

A

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被約階段行列への変形0

B

@

2 `1 1 2 51 `1 `1 1 00 1 3 1 9

1

C

A

1 行目$2 行目交換(1,1) 成分について第 1 列掃き出し

0

B

@

1 `1 `1 1 00 1 3 0 50 1 3 1 9

1

C

A

(2,2) 成分について第 2 列掃き出し

0

B

@

1 0 2 1 50 1 3 0 50 0 0 1 4

1

C

A

(1,4) 成分について第 4 列を掃き出し

0

B

@

1 0 2 0 10 1 3 0 50 0 0 1 4

1

C

A

注 ・列に関する基本変形を絶対に混ぜてはいけません.

混ぜるな危険!!

・変形を途中で止めない.

途中でやめたら, 方程式は独立でなくなる

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被約階段行列への変形0

B

@

2 `1 1 2 51 `1 `1 1 00 1 3 1 9

1

C

A

1 行目$2 行目交換(1,1) 成分について第 1 列掃き出し

0

B

@

1 `1 `1 1 00 1 3 0 50 1 3 1 9

1

C

A

(2,2) 成分について第 2 列掃き出し

0

B

@

1 0 2 1 50 1 3 0 50 0 0 1 4

1

C

A

(1,4) 成分について第 4 列を掃き出し

0

B

@

1 0 2 0 10 1 3 0 50 0 0 1 4

1

C

A

注 ・列に関する基本変形を絶対に混ぜてはいけません.

混ぜるな危険!!

・変形を途中で止めない.

途中でやめたら, 方程式は独立でなくなる

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被約階段行列への変形0

B

@

2 `1 1 2 51 `1 `1 1 00 1 3 1 9

1

C

A

1 行目$2 行目交換(1,1) 成分について第 1 列掃き出し

0

B

@

1 `1 `1 1 00 1 3 0 50 1 3 1 9

1

C

A

(2,2) 成分について第 2 列掃き出し

0

B

@

1 0 2 1 50 1 3 0 50 0 0 1 4

1

C

A

(1,4) 成分について第 4 列を掃き出し

0

B

@

1 0 2 0 10 1 3 0 50 0 0 1 4

1

C

A

注 ・列に関する基本変形を絶対に混ぜてはいけません.

混ぜるな危険!!

・変形を途中で止めない.

途中でやめたら, 方程式は独立でなくなる

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被約階段行列への変形0

B

@

2 `1 1 2 51 `1 `1 1 00 1 3 1 9

1

C

A

1 行目$2 行目交換(1,1) 成分について第 1 列掃き出し

0

B

@

1 `1 `1 1 00 1 3 0 50 1 3 1 9

1

C

A

(2,2) 成分について第 2 列掃き出し

0

B

@

1 0 2 1 50 1 3 0 50 0 0 1 4

1

C

A

(1,4) 成分について第 4 列を掃き出し

0

B

@

1 0 2 0 10 1 3 0 50 0 0 1 4

1

C

A

注 ・列に関する基本変形を絶対に混ぜてはいけません.

混ぜるな危険!!

・変形を途中で止めない.

途中でやめたら, 方程式は独立でなくなる

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被約階段行列の一意性

★ 行列Aを被約階段行列に変形するとき,結果は常に同じか? ⇝ 答: 同じ

(略証) A! B;C 被約 ) 9P 正則 B = PC

rankC = r , B, C の第 j 列を bj; cj ) bj = Pcj

P :正則 ) bj = 0, cj = 0

最初の 0 でない列 j1 bj1 = cj1 = e1 ) Pe1 = e1i.e. P の第 1 列は e1同様に第 r 列まで比較 ) P = (e1 e2 ´ ´ ´ er ˜ ´ ´ ´ ˜)C は r+1行以下は零行なので, B;C の上から第 r 行が一致, r + 1 行より下はどちらも零行 ∴ B = C

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被約階段行列の一意性★ 行列Aを被約階段行列に変形するとき,

結果は常に同じか? ⇝ 答: 同じ

(略証) A! B;C 被約 ) 9P 正則 B = PC

rankC = r , B, C の第 j 列を bj; cj ) bj = Pcj

P :正則 ) bj = 0, cj = 0

最初の 0 でない列 j1 bj1 = cj1 = e1 ) Pe1 = e1i.e. P の第 1 列は e1同様に第 r 列まで比較 ) P = (e1 e2 ´ ´ ´ er ˜ ´ ´ ´ ˜)C は r+1行以下は零行なので, B;C の上から第 r 行が一致, r + 1 行より下はどちらも零行 ∴ B = C

Page 55: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列の一意性★ 行列Aを被約階段行列に変形するとき,

結果は常に同じか?

⇝ 答: 同じ

(略証) A! B;C 被約 ) 9P 正則 B = PC

rankC = r , B, C の第 j 列を bj; cj ) bj = Pcj

P :正則 ) bj = 0, cj = 0

最初の 0 でない列 j1 bj1 = cj1 = e1 ) Pe1 = e1i.e. P の第 1 列は e1同様に第 r 列まで比較 ) P = (e1 e2 ´ ´ ´ er ˜ ´ ´ ´ ˜)C は r+1行以下は零行なので, B;C の上から第 r 行が一致, r + 1 行より下はどちらも零行 ∴ B = C

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被約階段行列の一意性★ 行列Aを被約階段行列に変形するとき,

結果は常に同じか? ⇝ 答: 同じ

(略証) A! B;C 被約 ) 9P 正則 B = PC

rankC = r , B, C の第 j 列を bj; cj ) bj = Pcj

P :正則 ) bj = 0, cj = 0

最初の 0 でない列 j1 bj1 = cj1 = e1 ) Pe1 = e1i.e. P の第 1 列は e1同様に第 r 列まで比較 ) P = (e1 e2 ´ ´ ´ er ˜ ´ ´ ´ ˜)C は r+1行以下は零行なので, B;C の上から第 r 行が一致, r + 1 行より下はどちらも零行 ∴ B = C

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被約階段行列の一意性★ 行列Aを被約階段行列に変形するとき,

結果は常に同じか? ⇝ 答: 同じ

(略証) A! B;C 被約 ) 9P 正則 B = PC

rankC = r , B, C の第 j 列を bj; cj ) bj = Pcj

P :正則 ) bj = 0, cj = 0

最初の 0 でない列 j1 bj1 = cj1 = e1 ) Pe1 = e1i.e. P の第 1 列は e1同様に第 r 列まで比較 ) P = (e1 e2 ´ ´ ´ er ˜ ´ ´ ´ ˜)C は r+1行以下は零行なので, B;C の上から第 r 行が一致, r + 1 行より下はどちらも零行 ∴ B = C

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被約階段行列の一意性★ 行列Aを被約階段行列に変形するとき,

結果は常に同じか? ⇝ 答: 同じ

(略証) A! B;C 被約 ) 9P 正則 B = PC

rankC = r , B, C の第 j 列を bj; cj ) bj = Pcj

P :正則 ) bj = 0, cj = 0

最初の 0 でない列 j1 bj1 = cj1 = e1 ) Pe1 = e1i.e. P の第 1 列は e1同様に第 r 列まで比較 ) P = (e1 e2 ´ ´ ´ er ˜ ´ ´ ´ ˜)C は r+1行以下は零行なので, B;C の上から第 r 行が一致, r + 1 行より下はどちらも零行 ∴ B = C

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被約階段行列の一意性★ 行列Aを被約階段行列に変形するとき,

結果は常に同じか? ⇝ 答: 同じ

(略証) A! B;C 被約 ) 9P 正則 B = PC

rankC = r , B, C の第 j 列を bj; cj ) bj = Pcj

P :正則 ) bj = 0, cj = 0

最初の 0 でない列 j1 bj1 = cj1 = e1 ) Pe1 = e1i.e. P の第 1 列は e1同様に第 r 列まで比較 ) P = (e1 e2 ´ ´ ´ er ˜ ´ ´ ´ ˜)C は r+1行以下は零行なので, B;C の上から第 r 行が一致, r + 1 行より下はどちらも零行 ∴ B = C

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被約階段行列の一意性★ 行列Aを被約階段行列に変形するとき,

結果は常に同じか? ⇝ 答: 同じ

(略証) A! B;C 被約 ) 9P 正則 B = PC

rankC = r , B, C の第 j 列を bj; cj ) bj = Pcj

P :正則 ) bj = 0, cj = 0

最初の 0 でない列 j1 bj1 = cj1 = e1 ) Pe1 = e1

i.e. P の第 1 列は e1同様に第 r 列まで比較 ) P = (e1 e2 ´ ´ ´ er ˜ ´ ´ ´ ˜)C は r+1行以下は零行なので, B;C の上から第 r 行が一致, r + 1 行より下はどちらも零行 ∴ B = C

Page 61: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列の一意性★ 行列Aを被約階段行列に変形するとき,

結果は常に同じか? ⇝ 答: 同じ

(略証) A! B;C 被約 ) 9P 正則 B = PC

rankC = r , B, C の第 j 列を bj; cj ) bj = Pcj

P :正則 ) bj = 0, cj = 0

最初の 0 でない列 j1 bj1 = cj1 = e1 ) Pe1 = e1i.e. P の第 1 列は e1同様に第 r 列まで比較 ) P = (e1 e2 ´ ´ ´ er ˜ ´ ´ ´ ˜)

C は r+1行以下は零行なので, B;C の上から第 r 行が一致, r + 1 行より下はどちらも零行 ∴ B = C

Page 62: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列の一意性★ 行列Aを被約階段行列に変形するとき,

結果は常に同じか? ⇝ 答: 同じ

(略証) A! B;C 被約 ) 9P 正則 B = PC

rankC = r , B, C の第 j 列を bj; cj ) bj = Pcj

P :正則 ) bj = 0, cj = 0

最初の 0 でない列 j1 bj1 = cj1 = e1 ) Pe1 = e1i.e. P の第 1 列は e1同様に第 r 列まで比較 ) P = (e1 e2 ´ ´ ´ er ˜ ´ ´ ´ ˜)C は r+1行以下は零行なので, B;C の上から第 r 行が一致, r + 1 行より下はどちらも零行

∴ B = C

Page 63: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列の一意性★ 行列Aを被約階段行列に変形するとき,

結果は常に同じか? ⇝ 答: 同じ

(略証) A! B;C 被約 ) 9P 正則 B = PC

rankC = r , B, C の第 j 列を bj; cj ) bj = Pcj

P :正則 ) bj = 0, cj = 0

最初の 0 でない列 j1 bj1 = cj1 = e1 ) Pe1 = e1i.e. P の第 1 列は e1同様に第 r 列まで比較 ) P = (e1 e2 ´ ´ ´ er ˜ ´ ´ ´ ˜)C は r+1行以下は零行なので, B;C の上から第 r 行が一致, r + 1 行より下はどちらも零行 ∴ B = C

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被約階段行列の検算

★ 被約階段行列の検算はできるか? 答: (ほぼ) できる.

A =

0

B

@

1 2 1 32 1 `1 34 `2 `6 2

1

C

A ! B =

0

B

@

1 0 `1 10 1 1 10 0 0 0

1

C

A の検証

B = (b1 b2 b3 b4) ) b3 = `b1 + b2, b4 = b1 + b2

, B

0

B

B

B

@

1`110

1

C

C

C

A

= B

0

B

B

B

@

`1`101

1

C

C

C

A

= 0

B = PA, P :正則 (基本行列の積) Bx = 0, Ax = 0

, A

0

B

B

B

@

1`110

1

C

C

C

A

= A

0

B

B

B

@

110`1

1

C

C

C

A

= 0

すなわち, A = (a1 a2 a3 a4) についてもa3 = `a1 + a2, a4 = a1 + a2 +確かめてみよう.

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被約階段行列の検算★ 被約階段行列の検算はできるか?

答: (ほぼ) できる.

A =

0

B

@

1 2 1 32 1 `1 34 `2 `6 2

1

C

A ! B =

0

B

@

1 0 `1 10 1 1 10 0 0 0

1

C

A の検証

B = (b1 b2 b3 b4) ) b3 = `b1 + b2, b4 = b1 + b2

, B

0

B

B

B

@

1`110

1

C

C

C

A

= B

0

B

B

B

@

`1`101

1

C

C

C

A

= 0

B = PA, P :正則 (基本行列の積) Bx = 0, Ax = 0

, A

0

B

B

B

@

1`110

1

C

C

C

A

= A

0

B

B

B

@

110`1

1

C

C

C

A

= 0

すなわち, A = (a1 a2 a3 a4) についてもa3 = `a1 + a2, a4 = a1 + a2 +確かめてみよう.

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被約階段行列の検算★ 被約階段行列の検算はできるか? 答: (ほぼ) できる.

A =

0

B

@

1 2 1 32 1 `1 34 `2 `6 2

1

C

A ! B =

0

B

@

1 0 `1 10 1 1 10 0 0 0

1

C

A の検証

B = (b1 b2 b3 b4) ) b3 = `b1 + b2, b4 = b1 + b2

, B

0

B

B

B

@

1`110

1

C

C

C

A

= B

0

B

B

B

@

`1`101

1

C

C

C

A

= 0

B = PA, P :正則 (基本行列の積) Bx = 0, Ax = 0

, A

0

B

B

B

@

1`110

1

C

C

C

A

= A

0

B

B

B

@

110`1

1

C

C

C

A

= 0

すなわち, A = (a1 a2 a3 a4) についてもa3 = `a1 + a2, a4 = a1 + a2 +確かめてみよう.

Page 67: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列の検算★ 被約階段行列の検算はできるか? 答: (ほぼ) できる.

A =

0

B

@

1 2 1 32 1 `1 34 `2 `6 2

1

C

A ! B =

0

B

@

1 0 `1 10 1 1 10 0 0 0

1

C

A の検証

B = (b1 b2 b3 b4) ) b3 = `b1 + b2, b4 = b1 + b2

, B

0

B

B

B

@

1`110

1

C

C

C

A

= B

0

B

B

B

@

`1`101

1

C

C

C

A

= 0

B = PA, P :正則 (基本行列の積) Bx = 0, Ax = 0

, A

0

B

B

B

@

1`110

1

C

C

C

A

= A

0

B

B

B

@

110`1

1

C

C

C

A

= 0

すなわち, A = (a1 a2 a3 a4) についてもa3 = `a1 + a2, a4 = a1 + a2 +確かめてみよう.

Page 68: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列の検算★ 被約階段行列の検算はできるか? 答: (ほぼ) できる.

A =

0

B

@

1 2 1 32 1 `1 34 `2 `6 2

1

C

A ! B =

0

B

@

1 0 `1 10 1 1 10 0 0 0

1

C

A の検証

B = (b1 b2 b3 b4) ) b3 = `b1 + b2, b4 = b1 + b2

, B

0

B

B

B

@

1`110

1

C

C

C

A

= B

0

B

B

B

@

`1`101

1

C

C

C

A

= 0

B = PA, P :正則 (基本行列の積) Bx = 0, Ax = 0

, A

0

B

B

B

@

1`110

1

C

C

C

A

= A

0

B

B

B

@

110`1

1

C

C

C

A

= 0

すなわち, A = (a1 a2 a3 a4) についてもa3 = `a1 + a2, a4 = a1 + a2 +確かめてみよう.

Page 69: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列の検算★ 被約階段行列の検算はできるか? 答: (ほぼ) できる.

A =

0

B

@

1 2 1 32 1 `1 34 `2 `6 2

1

C

A ! B =

0

B

@

1 0 `1 10 1 1 10 0 0 0

1

C

A の検証

B = (b1 b2 b3 b4) ) b3 = `b1 + b2, b4 = b1 + b2

, B

0

B

B

B

@

1`110

1

C

C

C

A

= B

0

B

B

B

@

`1`101

1

C

C

C

A

= 0

B = PA, P :正則 (基本行列の積) Bx = 0, Ax = 0

, A

0

B

B

B

@

1`110

1

C

C

C

A

= A

0

B

B

B

@

110`1

1

C

C

C

A

= 0

すなわち, A = (a1 a2 a3 a4) についてもa3 = `a1 + a2, a4 = a1 + a2 +確かめてみよう.

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被約階段行列の検算★ 被約階段行列の検算はできるか? 答: (ほぼ) できる.

A =

0

B

@

1 2 1 32 1 `1 34 `2 `6 2

1

C

A ! B =

0

B

@

1 0 `1 10 1 1 10 0 0 0

1

C

A の検証

B = (b1 b2 b3 b4) ) b3 = `b1 + b2, b4 = b1 + b2

, B

0

B

B

B

@

1`110

1

C

C

C

A

= B

0

B

B

B

@

`1`101

1

C

C

C

A

= 0

B = PA, P :正則 (基本行列の積)

Bx = 0, Ax = 0

, A

0

B

B

B

@

1`110

1

C

C

C

A

= A

0

B

B

B

@

110`1

1

C

C

C

A

= 0

すなわち, A = (a1 a2 a3 a4) についてもa3 = `a1 + a2, a4 = a1 + a2 +確かめてみよう.

Page 71: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列の検算★ 被約階段行列の検算はできるか? 答: (ほぼ) できる.

A =

0

B

@

1 2 1 32 1 `1 34 `2 `6 2

1

C

A ! B =

0

B

@

1 0 `1 10 1 1 10 0 0 0

1

C

A の検証

B = (b1 b2 b3 b4) ) b3 = `b1 + b2, b4 = b1 + b2

, B

0

B

B

B

@

1`110

1

C

C

C

A

= B

0

B

B

B

@

`1`101

1

C

C

C

A

= 0

B = PA, P :正則 (基本行列の積) Bx = 0, Ax = 0

, A

0

B

B

B

@

1`110

1

C

C

C

A

= A

0

B

B

B

@

110`1

1

C

C

C

A

= 0

すなわち, A = (a1 a2 a3 a4) についてもa3 = `a1 + a2, a4 = a1 + a2 +確かめてみよう.

Page 72: 線形代数 I パラメータ表示と被約階段行列」 · 2017. 5. 12. · 線形代数I 「パラメータ表示と被約階段行列」 吉冨賢太郎 May 12, 2017

被約階段行列の検算★ 被約階段行列の検算はできるか? 答: (ほぼ) できる.

A =

0

B

@

1 2 1 32 1 `1 34 `2 `6 2

1

C

A ! B =

0

B

@

1 0 `1 10 1 1 10 0 0 0

1

C

A の検証

B = (b1 b2 b3 b4) ) b3 = `b1 + b2, b4 = b1 + b2

, B

0

B

B

B

@

1`110

1

C

C

C

A

= B

0

B

B

B

@

`1`101

1

C

C

C

A

= 0

B = PA, P :正則 (基本行列の積) Bx = 0, Ax = 0

, A

0

B

B

B

@

1`110

1

C

C

C

A

= A

0

B

B

B

@

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1

C

C

C

A

= 0

すなわち, A = (a1 a2 a3 a4) についてもa3 = `a1 + a2, a4 = a1 + a2

+確かめてみよう.

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被約階段行列の検算★ 被約階段行列の検算はできるか? 答: (ほぼ) できる.

A =

0

B

@

1 2 1 32 1 `1 34 `2 `6 2

1

C

A ! B =

0

B

@

1 0 `1 10 1 1 10 0 0 0

1

C

A の検証

B = (b1 b2 b3 b4) ) b3 = `b1 + b2, b4 = b1 + b2

, B

0

B

B

B

@

1`110

1

C

C

C

A

= B

0

B

B

B

@

`1`101

1

C

C

C

A

= 0

B = PA, P :正則 (基本行列の積) Bx = 0, Ax = 0

, A

0

B

B

B

@

1`110

1

C

C

C

A

= A

0

B

B

B

@

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1

C

C

C

A

= 0

すなわち, A = (a1 a2 a3 a4) についてもa3 = `a1 + a2, a4 = a1 + a2 +確かめてみよう.