Bài tập tính ma trận nghịch đảo 3x3

Ma trận nghịch đảo là gì? Cách tìm ma trận nghịch đạo bằng cách giải hệ phương trình nhanh nhất

1. Ma trận nghịch đảo là gì

Ma trận nghịch đảo là thuật ngữ trong đại số tuyến tính. Cùng tìm hiểu định nghĩa ma trận nghịch đảo là gì và cách tính như thế nào qua bài viết sau nhé.

Ma trận không có dấu phân số nên bạn cần sử dụng ma trận nghịch đảo để đơn giản hóa phép toán phức tạp này. Có hai cách tính ma trận nghịch đảo là tính tay và dùng máy tính giúp cho kết quả chính xác hơn. Cùng khám phá định nghĩama trận nghịch đảo là gìvà cách tính chi tiết trong bài viết sau nhé.

2. Cách tính ma trận nghịch đảo

Trước khi tìm hiểu cách tính ma trận nghịch đảo, ta cần nắm đượcma trận nghịch đảo là gì. Điều này giúp bạn hiểu rõ bản chất và áp dụng chính xác vào các bài toán giải tích phức tạp. Cụ thể định nghĩa ma trận nghịch đảo như sau:

Ma trận nghịch đảo 2x2

Cách tính ma trận nghịch đảo 2x2 theo phương pháp sử dụng ma trận phụ hợp (phép khử Gauss-Jordan) thực hiện như sau:

Phương pháp này có 4 bước tính.

Ma trận nghịch đảo 3x3

Phương pháp tìm ma trận nghịch đảo bằng cách tạo ma trận bổ sung:

Bước 1:Kiểm tra định thức của ma trận, ký hiệu là det(M).

Bước 2:Chuyển vị ma trận gốc tức là đổi vị trí của phần tử thứ (i,j) và chỗ của phần tử (j,i) với nhau.

Bước 3:Tìm định thức của từng ma trận con 2x2 liên kết với ma trận chuyển vị 3x3 mới.

Bước 4:Tạo ma trận các phần phụ đại số, ký hiệu là Adj(M).

Bước 5:Thực hiện phép chia của toàn bộ các phần tử của ma trận bổ sung với định thức của ma trận là det(M).

Phương pháp tìm ma trận nghịch đảo bằng cách giảm hàng tuyến tính

Bước 1:Thực hiện thêm ma trận đơn vị vào trong ma trận gốc

Bước 2:Tiến hành phép giảm hàng tuyến tính và thực hiện đến khi ma trận đơn vị được hình thành

Bước 3:Viết lại ma trận nghịch đảo cho chuẩn xác

Ma trận nghịch đảo 4x4

Đối với ma trận 4x4 thì cách tính được áp dụng phổ biến hơn cả là phương pháp dùng các phép biến đổi sơ cấp. Cụ thể như sau:

3. Phương pháp Tìm ma trận nghịch đảo bằng cách giải hệ phương trình

Giả sử ma trậnAkhả nghịch (khôngsuy biến) khi đố tồn tại ma trận nghịch đảoA−1, ngoài các phép biến đổi sơ cấp hay tìm ma trận nghịch đảo theo công thức của ma trận phụ hợp ta có thể sử dụng phương pháp giải hệ phương trình:

Xét hệ phương trình tuyến tính

Ta biết rằng nghiệm của hệ phương trình này xác định bởi

Vì vậy nếu tìm được nghiệm của hệ phương trình dạng

Câu 1.Tìm ma trận nghịch đảo của ma trận

Xét hệ

Câu 2.Tìm ma trận nghịch đảo của ma trận

Xét hệ

Câu 3:Tìm ma trận nghịch đảo của ma trận

Xét hệ phương trình tuyến tính

Giải hệ này bằng biến đổi ma trận hệ số mở rộng:

Ma trận nghịch đảo là thuật ngữ trong đại số tuyến tính. Môn học đa số các coder đều phải vượt qua trong chương trình học IT. Cùng Mitadoor tìm hiểu xem ma trận nghịch đảo? công thức tính ma trận nghịch đảo? Bài tập thực hành phần phụ đại số mới nhất bên dưới.

Video cách tính ma trận nghịch đảo

I Định nghĩa ma trận nghịch đảo:

Ma trận nghịch đảo là gì? : Cho ma trận A vuông cấp n. Ta nói ma trận A là ma trận khả nghịch nếu tồn tại ma trận B sao cho AB = BA = En . Khi đó, B gọi là ma trận nghịch đảo của ma trận A, kí hiệu là A-1.

Ma trận không có dấu phân số nên bạn cần sử dụng ma trận nghịch đảo để đơn giản hóa phép toán phức tạp này. Có hai cách tính ma trận nghịch đảo là tính tay và dùng máy tính giúp cho kết quả chính xác hơn.

Bài tập tính ma trận nghịch đảo 3x3
Ma trận nghịch đảo là gì? Công thức tính ma trận nghịch đảo? Bài tập thực hành

II Tính chất ma trận nghịch đảo 

Điều kiện cần và đủ để ma trận A vuông cấp n khả nghịch là định thức của A là phần tử khả nghịch trong vành V.

Nếu A là ma trận trên một trường F thì A là khả nghịch khi và chỉ khi định thức của nó khác 0.

Ma trận đơn vị là ma trận khả nghịch.

Nếu A, B là các ma trận khả nghịch thì AB khả nghịch và (AB)-1 = B-1A-1

Tập hợp các ma trận vuông cấp n trên K khả nghịch, được ký hiệu là GLn(K).

III Cách tính ma trận nghịch đảo

Dưới đây là hướng dẫn cách tìm ma trận nghịch đảo mới nhất hãy tham khảo nhé

1. Ma trận nghịch đảo 2×2

Cách tính ma trận nghịch đảo 2×2 theo phương pháp sử dụng ma trận phụ hợp (phép khử Gauss-Jordan) thực hiện như sau:

Bài tập tính ma trận nghịch đảo 3x3

Ví dụ:

Bài tập tính ma trận nghịch đảo 3x3

2. Ma trận nghịch đảo 3×3

Bài tập tính ma trận nghịch đảo 3x3

Phương pháp tìm ma trận nghịch đảo bằng cách tạo ma trận bổ sung:

  • Bước 1: Kiểm tra định thức của ma trận, ký hiệu là det(A). Nếu det(A)=0 thì A không có ma trận nghịch đảo A-1Nếu det(A)≠0 thì A có ma trận A-1, chuyển sang bước 2

    Bước 2: Chuyển vị ma trận gốc tức là đổi vị trí của phần tử thứ (i,j) và chỗ của phần tử (j,i) với nhau.

  • Bước 3: Tìm định thức của từng ma trận con 2×2 liên kết với ma trận chuyển vị 3×3 mới.
  • Bước 4: Tạo ma trận các phần phụ đại số, ký hiệu là Adj(M).
    Bài tập tính ma trận nghịch đảo 3x3
  • Bước 5: Thực hiện phép chia của toàn bộ các phần tử của ma trận bổ sung với định thức của ma trận là det(M).

Phương pháp tìm ma trận nghịch đảo bằng cách giảm hàng tuyến tính

  • Bước 1: Thực hiện thêm ma trận đơn vị vào trong ma trận gốcBước 2: Tiến hành phép giảm hàng tuyến tính và thực hiện đến khi ma trận đơn vị được hình thànhBước 3: Viết lại ma trận nghịch đảo cho chuẩn xác

3. Ma trận nghịch đảo 4×4

a) Đối với ma trận 4×4 thì cách tính được áp dụng phổ biến hơn cả là phương pháp dùng các phép biến đổi sơ cấp. Cụ thể như sau:

Nếu det(A)≠0 ta tính A-1 bằng các rút gọn ma trận -> < In : A-1> với I là ma trận đơn vị.

Bài tập tính ma trận nghịch đảo 3x3

b) Dùng định lý Haminton-Cayley

+ Đa thức đặc trưng của ma trận Anxn= là: f (x) = det(xI – A)

Tổng quát: Tính đa thức đặc trưng của ma trận A là f(x) bằng công thức Bocher như sau:

Đặt Sp= tr(Ap) với tr(Ap) = tổng phần tử trên đường chéo chính của Ap

Bài tập tính ma trận nghịch đảo 3x3
định lý Haminton-Cayley

Trường hợp riêng

Bài tập tính ma trận nghịch đảo 3x3
định lý Haminton-Cayley

c) Định lý Cayley-Hamilton

Nếu f(x) là đa thức đặc trưng của ma trận vuông A thì f(A)=0

Giả sử cho A khả đảo (det(A)≠0) có đa thức đặc trưng f(x)= xn + a1xn-1 + a2xn-2 +…+ an-1x + an thì An + a1An-1 + a2An-2 +…+ an-1A + an= O và an=(-1)n det(A) ≠0, ta nhân 2 vế cho A-1 được:

Bài tập tính ma trận nghịch đảo 3x3
Định lý Cayley-Hamilton

Tính ma trận nghịch đảo bằng máy tính Fx570ES Plus

Phương pháp tìm ma trận nghịch đảo bằng cách dùng máy tính bỏ túi được thực hiện theo quy trình nhất định. Các bước thực hiện chung cụ thể:

  • Chọn máy tính có hỗ trợ chức năng giải ma trận
  • Tiến hành nhập ma trận vào trong máy
  • Chọn thực đơn con và tên cho ma trận
  • Nhập kích thước và từng phần tử của ma trận
  • Thoát chức năng ma trận
  • Tìm ma trận nghịch đảo bằng cách dùng phím nghịch đảo của máy
  • Viết lại ma trận nghịch đảo chuẩn xác

IV Bài tập ma trận nghịch đảo

Như vậy là mitadoordn.com.vn đã cùng các Bạn tìm hiểu Ma trận nghịch đảo là gì? Công thức tính ma trận nghịch đảo? Bài tập thực hành để các Bạn nắm rõ hơn về giá trị cốt lõi của các thuật toán sau này, thuận tiện hơn cho việc phân tích dữ liệu.
Chúc các Bạn thành công, cùng Mitadoor DN tiếp cận nhiều kiến thức mới hơn nữa nhé.