เมทริกซ์ คือชุดของจำนวนจริงที่เขียนเรียงเป็นแถว (แนวนอน) และหลัก (แนวตั้ง) ภายในวงเล็บ ถ้ามี แถว หลัก จะเรียกว่าเมทริกซ์ขนาด (หรือมิติ) บทนี้ครอบคลุมการบวก การคูณ เมทริกซ์สลับเปลี่ยน ดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์ขนาด และ เมทริกซ์ผกผัน และการใช้เมทริกซ์แก้ระบบสมการเชิงเส้น
สวัสดีครับ นี่พี่ติว OCM
บทนี้คิดเลขเยอะแต่ไม่ยาก จุดที่พลาดกันบ่อยคือ "คูณกันได้ไหม" "สลับที่ได้ไหม" และเครื่องหมายตอนกระจายดีเทอร์มิแนนต์ ค่อย ๆ ไล่ทีละขั้นครับ
สรุปบทนี้ใน 1 ตาราง
หัวข้อ | ต้องทำอะไรเป็น |
|---|---|
เมทริกซ์ | บอกขนาด สมาชิก การเท่ากัน บวก ลบ คูณ และเมทริกซ์สลับเปลี่ยน |
ดีเทอร์มิแนนต์ | หา det ของเมทริกซ์ และ ใช้สมบัติช่วยคิด |
เมทริกซ์ผกผัน | หา ของเมทริกซ์ |
ระบบสมการเชิงเส้น | แก้ด้วยเมทริกซ์ผกผัน และการดำเนินการตามแถว |
1เมทริกซ์
เป็นเมทริกซ์ขนาด สมาชิกในแถวที่ หลักที่ เขียนแทนด้วย เช่น และ
เมื่อขนาดเท่ากันและสมาชิกตำแหน่งเดียวกันเท่ากันทุกตัว
เมทริกซ์จัตุรัส มีจำนวนแถวเท่ากับจำนวนหลัก
เมทริกซ์ศูนย์ มีสมาชิกทุกตัวเป็น 0
เมทริกซ์เอกลักษณ์ ขนาด มีสมาชิกในแนวทแยงจากซ้ายบนลงขวาล่างเป็น 1 ตัวอื่นเป็น 0
การบวก การลบ และการคูณด้วยจำนวนจริง
บวกลบได้เมื่อขนาดเท่ากัน โดยทำทีละตำแหน่ง ส่วน คือคูณ เข้าไปทุกสมาชิก
การคูณเมทริกซ์กับเมทริกซ์
หาได้เมื่อ จำนวนหลักของ เท่ากับจำนวนแถวของ
สมาชิก ได้จากนำสมาชิกแถวที่ ของ คูณกับสมาชิกหลักที่ ของ ตัวต่อตัว แล้วบวกกัน
สิ่งที่ต้องระวัง
โดยทั่วไป
ซึ่งเท่ากับ ก็ต่อเมื่อ
และ เมื่อ มีขนาด
และ
เมทริกซ์สลับเปลี่ยน
เมทริกซ์สลับเปลี่ยน ของ เขียนแทนด้วย ได้จากการเปลี่ยนแถวที่ ของ เป็นหลักที่
สมบัติ: , , และ
2ดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์ขนาด และ
ขนาด
ขนาด
กระจายตามแถวที่ 1 โดยคูณสมาชิกแต่ละตัวกับดีเทอร์มิแนนต์ ที่เหลือหลังตัดแถวและหลักของสมาชิกนั้นออก และใส่เครื่องหมาย
กระจายตามแถวอื่นหรือหลักใดก็ได้ผลเท่ากัน เลือกแถวหรือหลักที่มี 0 เยอะจะคิดเร็ว
อีกวิธี เขียนหลักที่ 1 และ 2 ต่อท้ายหลักที่ 3 แล้วนำผลบวกของผลคูณตามเส้นทแยงลง ลบด้วยผลบวกของผลคูณตามเส้นทแยงขึ้น
วิธีนี้ใช้ได้กับเมทริกซ์ขนาด เท่านั้น
สมบัติของดีเทอร์มิแนนต์
ให้ และ เป็นเมทริกซ์จัตุรัสขนาดเท่ากัน
สิ่งที่ทำ | ผลต่อดีเทอร์มิแนนต์ |
|---|---|
สลับสองแถว | เปลี่ยนเครื่องหมาย |
คูณทุกตัวในแถวหนึ่งด้วย | คูณด้วย |
นำ คูณแถวหนึ่งแล้วบวกเข้าอีกแถว | ไม่เปลี่ยน |
มีสองแถวเหมือนกัน | เป็น 0 |
และ , , , สมบัติเรื่องแถวยังใช้กับหลักได้ด้วย
3เมทริกซ์ผกผัน
ถ้ามีเมทริกซ์ ขนาด ที่ จะเรียก ว่า เมทริกซ์ผกผัน ของ เขียนแทนด้วย และเมทริกซ์ผกผันมีได้เพียงเมทริกซ์เดียว
ถ้า เมทริกซ์ ไม่มีเมทริกซ์ผกผัน
ตัวอย่าง:
det(A) = ad − bc = (4)(2) − (3)(2) = 8 − 6 = 2 ไม่เท่ากับ 0 จึงมีเมทริกซ์ผกผัน A⁻¹ = (1/2) [2 −3; −2 4] = [1 −3/2; −1 2] และ AA⁻¹ = I
ถ้า และ มีเมทริกซ์ผกผัน จะได้
4การหาคำตอบของระบบสมการเชิงเส้น
ใช้เมทริกซ์ผกผัน
เขียนระบบเป็น ถ้า จะได้
ได้ และ
ใช้การดำเนินการตามแถว
เขียน เมทริกซ์แต่งเติม แล้วใช้การดำเนินการตามแถว 3 แบบ
สลับแถวสองแถว เช่น
คูณแถวด้วยจำนวนจริงที่ไม่เป็น 0 เช่น
นำจำนวนจริงคูณแถวหนึ่งแล้วบวกเข้าอีกแถว เช่น
เมทริกซ์ที่ได้ สมมูล กับเมทริกซ์เดิม และระบบสมการของทั้งสองมีคำตอบเหมือนกัน
ตัวอย่าง: , ,
ได้ แล้วแทนย้อนขึ้นไป ได้ และ
ระบบสมการเชิงเส้นอาจมีคำตอบเดียว ไม่มีคำตอบ (ได้แถวแบบ ) หรือมีคำตอบมากมายไม่จำกัด (ได้แถว และตัวแปรบางตัวเลือกค่าได้อิสระ)
จุดที่นักเรียนพลาดบ่อย
คูณเมทริกซ์ที่ขนาดไม่สอดคล้องกัน
คิดว่า เสมอ
ลืมเครื่องหมาย ตอนกระจายตามแถวหรือหลัก
ใช้วิธีคูณทแยงกับเมทริกซ์ที่ไม่ใช่
สูตร ของ สลับผิดตำแหน่ง ที่ถูกคือสลับ กับ และเปลี่ยนเครื่องหมาย กับ
