Olá, gente! Hoje darei continuidade as aulas sobre matrizes. Veja aqui a AULA 1 e a AULA 2. Pretendo postar mais do que as 5 aulas previstas para essa série e "emendar" com determinantes.
Hoje falarei das operações feitas com matrizes. E mais alguns tipos de matrizes que achei melhor colocar aqui, pois em geral, para entende-las, você precisa saber operações com matrizes.
Igualdade de matrizes.
Para duas matrizes A e B serem iguais, elas devem ter mesma ordem m x n e seus elementos correspondentes devem ser iguais, ou seja,
. Aqui vai um exemplo para deixar mais claro
então ![A=B [;A=B;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tKh4DiFsnR4hYj73YiVtGiz3Y0wx8Nt3LcytXKZsgTx5J2N7cPM9brvLI0Urje5DYZajcBtyFdDwt6IQ=s0-d)
Adição de matrizes
Para somar duas matrizes ambas devem ser de ordem m x n. E a soma
será uma matriz C de ordem m x n com ![c_{ij}=a_{ij}+b_{ij} [;c_{ij}=a_{ij}+b_{ij};]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sKQi58OtLDsEdNxwpiUf7Ji0ZHjtFJciaEymiivqPb7w-dpaA0ewPFFrGxPJo_giX-DU92_UFwqY8WR0gIvPNM-W_74acjL2XNi7LwpE6kQAI-Q6wbxqxF=s0-d)
Exemplo:
Então,
![\begin{pmatrix}4 & 6 \\ 8 & 9\end{pmatrix} [;\begin{pmatrix}4 & 6 \\ 8 & 9\end{pmatrix};]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uvt_Is59H2FTkH_uihk1oBXMca2UqP1_hpDm7X43-W3Jymzg9XYthbhv6M-gXyg95fz1-SDq-7yIj0Ea8peyUnS_Lc6S31nZyXwjz-Zd6asBXxyzCyvTlMBuR8T1IXJZrIOsgVDJpHMIE2yO_S7dm-7gr7ycDxlJNhvzWu_KI=s0-d)
Observe que a adição de matrizes tem algumas propriedades. Se A, B e C são
matrizes de mesma ordem.
P.1- ![A+B=B+A [;A+B=B+A;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_v1DHR1I5hIAfozviPTtkU5zSc3K4F_fiJn1f7t_X_YPmCsaCs6d6QiLiNsLJvQGVAWvhzgjkiG9-B0MiF0RQ=s0-d)
P.2-
P.3- Se
Antes de definir a quarta propriedade, devo definir a matriz oposta de uma matriz A.
A matriz oposta de uma matriz A é representada por
e é a matriz que somada a A resulta numa matriz nula. Ou seja, ![(-a)_{ij}=a{ij} [;(-a)_{ij}=a{ij};]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uukBvq7rj8EnTcOv_TsJwZ8Fkafu8K1Mb9mPi-PFWKv6ETRSiyoNXmgQ4CFos7SqtGwqpoFC2ypeXFORSYJ8ZFGhq4H3M0EAhBlHGzECU5u2ZI_w=s0-d)
Exemplo: Se ![A= \begin{pmatrix}3 & 10 \\ -8 & 2\end{pmatrix} [;A= \begin{pmatrix}3 & 10 \\ -8 & 2\end{pmatrix};]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_ujYPcn2JPDKgJF5b_7HO7qnW3_StWkDEuZ1B6Sk2uyGynaQn1f-06Gm0tsewHZRhmUnY5wO3-iHmtg2poVyueptPpk3H4rasTTi_pWBPALV-6uzFzzFTQ2oot-gRL-88SrIEn4c-syPNiYObAR0Bv2WH9-IczZ-rvLfiWA2xzF-49y2XlA=s0-d)
então
,
então
pois
Podemos agora definir nossa P.4
P.4- ![A+(-A)=(-A)+A=0 [;A+(-A)=(-A)+A=0;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sl36pGLtQ6Zefg4LGK-Hs_17is9diN_j6cblqGIb4_UMkZuN8P6Pm3P0wNlRZml4n5yDXWVU4i6MvaI5D-ps-peKPSgQL4NlEkrKSIxyQN=s0-d)
A demonstração das propriedades é muito facil, então fica a cargo do leitor.
Subtração de matrizes
Se A e B são matrizes de ordem mxn, então
será A somado ao inverso da matriz B, ou seja,
. Sendo C uma matriz de ordem mxn, com ![c_{ij}=a_{ij}-b_{ij} [;c_{ij}=a_{ij}-b_{ij};]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_u4K9d7JMYYhzPvqpna0o8aioTUOh5ZtMPXRZq0FLscYoNbtT796u3VjDpFzfhLzInHAftmYdG8L1QA5RVxOUTWmk9b-GAcYxqTJO6RvCbdAlVSUnltFuDS=s0-d)
Exemplo:
então
Multiplicação de matrizes por um número real
Se temos uma matriz A de ordem mxn e elementos
e queremos multiplicar por um número real k, então kA será de ordem m x n também e seu elementos da i-ésima linha
e j-ésima coluna será ![k \times a_{ij} [;k \times a_{ij};]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_unXWIgQWsKAeP8wk2q6YQH1JP5I3skNG7gN4YiyLPqj0BhCdtmBxBdB9wynkQxJIGXXk_tQjYeKjLsUndc6CbDhvAYyPcR2hNMlf0ZqyF2FSE=s0-d)
Exemplo:
e
Se k e l são números reais e A e B matrizes de mesma ordem, ficara como exercicio mostrar as 4 propriedades abaixo.
P.1- ![(k + l)A = kA + lA [;(k + l)A = kA + lA;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uuO8jRg11Dr3RA6ZzVrNK0cIVZyMMyUkwTAMZJ-blg4m27aDO_r1wTsP6CAxI11vtpV8pbH08BuGU8M3bTFYDQifiZmbstfhJr0L6dRGsgeH2zbczprIYzbA=s0-d)
P.2- ![k(A + B) = kA + kB [;k(A + B) = kA + kB;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sVOOZ0mLLwzU2mnhLhb7o497tckzSfXx9m4iD9A21TE5FVR-rdNp8RX5K35H9NCon144YA1rhk-dotHJrx93ukqaxST9-6pHtcF7VTev8rIU5uK0vnl1JdA9I=s0-d)
P.3- ![k(lA) =(kl)A [;k(lA) =(kl)A;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_taIXJLoIDtIvE19wuuZ4-zWQaNdObWZ7YcM0ao0RKh6dbtixjU3kvTvvCRDqOzKfCtA0ZuAPhU3GYjTqG2zJItQtLMZBN7qJ2YCTCm8X0=s0-d)
P.4- ![1A = A [;1A = A;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_ur8fM2f6oReq0S7G2rAxUovBMSoPf1ItzLh8MxeSd_cWUvin76V6ugLM7mW89Jkqj4sXEXyHvyehzpNYPfKRF4Dw=s0-d)
Veja que são verdadeiras estas propriedades. É só aplicar a definição!
Matriz transposta
Se
é uma matriz m x n com elementos
, então a matriz transposta de
, representada por
é de ordem n x m com
.
Exemplo:
Então:
logo,
![(a^t)_{12}= 4 (a^t)_{21}= 2 (a^t)_{22}=8 (a^t)_{31}=3 (a^t)_{32}=9 [;(a^t)_{12}= 4 (a^t)_{21}= 2 (a^t)_{22}=8 (a^t)_{31}=3 (a^t)_{32}=9;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uK7lYLTxaLFKfy-poIP440zOreL2aSGiLz2oNsL6agqeln6-rFTh99Nxs6kDhO58GofzqTnGwE2gve0M-QnKKaMuZgK70PnTIMCGmVOR6F_KYuJnv8QhtXS-144K2Vwnnz4DFcz610YsETfk8Vxg2qshqTo3rNXutxMNuusKbo7kuZ5SfCsxa_91U--t7inMt8Uw95vg9sHn9w40Ej6aCkL7eetNb5-TQaSnTirzfa2gIUmx2CT-tw3w=s0-d)
logo
Algumas propriedades a serem verificadas:
P.1- ![(A^t)^t=A [;(A^t)^t=A;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_t7W84hfjO0tt72fODaFvLTo8vLOWh05ca72FpilwqmW7LiXCSR2A7x0mtZwvjq78csvMoNw4kEYnP1t_LMUZgbEm66ssyJoUez=s0-d)
P.2- ![(kA)^t= kA^t [;(kA)^t= kA^t;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sWSf_R9zfEKM8octxIB28FSsqU_nywk9pwhrDji8eDnYT234gxTKY7nU-6HY8m-RUODPu3DynKTnkC9adk8CM3OqW9QNUZNDTyl-1ysdI=s0-d)
P.3- ![(A+B)^t= A^t + B^t [;(A+B)^t= A^t + B^t;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_styHzghanD6AMAetX4liVaJORaJ76F53ldLvWXiGFHVadfzJtsUtUocUdepfeYvsZwRYet0VOXIheMLnRCpflg8DAaK8Kro6XK95N_o5jxOEwC0gY71HPOVsg=s0-d)
Multiplicação de matrizes
Essa operação não é tão trivial quanto as outras.
Para multiplicar 2 matrizes A e B, A deve ser de ordem mxn e B de ordem nxp, e o produto dessas matrizes será uma matriz C de ordem mxp com elementos
determinados como:
Para deixar mais claro, aqui vai um exemplo:
Então: ![A \times B = C [;A \times B = C;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tKMXoLW0AXy_U8nrfqKHOfXFwoQckaAvWPxvQqEPL9xH8oeTt-8QCgif7m4yK4AcN_ynmtjUfOwyffihjQE55JhiU29eCD0AEn9r_q7DooTQ=s0-d)
sendo
Agora montamos nossa matriz
Observer que só podemos elevar uma matriz ao quadrado ou a qualquer outra potencia "p" se ela for uma matriz quadrada. Observe também que se A e B são matrizes quadradas de mesma ordem, então
e que embora com números reais a multiplicação é comutativa, com matrizes isso nem sempre ocorre.
Matriz Inversa
Se A é uma matriz quadrada de ordem n, e existe uma matriz quadrada de ordem n B, com
(matriz identidade de ordem n), então A é uma matriz invertivel ou não-singular, B é a matriz inversa de A e é escrita como
.
Exemplo:
então:
já que:
e ![\begin{pmatrix} \frac{1}{2} & 0 \\ - \frac{3}{2} & 1 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 2 & 0 \\ 3 & 1\end{pmatrix}= \begin{pmatrix}1 & 0 \\ 0 & 1\end{pmatrix} [; \begin{pmatrix} \frac{1}{2} & 0 \\ - \frac{3}{2} & 1 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 2 & 0 \\ 3 & 1\end{pmatrix}= \begin{pmatrix}1 & 0 \\ 0 & 1\end{pmatrix};]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_v5ja2FK0KJCT0FU5tOOkqHeoC8Ra7JxquNy8K43GFtxgAiudfwfUuHyq0MXv0XZ3HbaayrT_zzHRdM47RqT-7rBIaVWXUFubeLL8liMMYoWTDac4jvtaKGsWO1vtbho6ixvJgJ8MVSPi2sQvvNp0mPFjl1qICYgZwmeVM_Nc1M4ycM_da4tZLKFvcxrz9Sg2PtOdtgWMSDR-_IHw579ocx6agzHQuqMa9pp290FM24rodZLrpClgre0MmfN1JcNusLmBOUMWcsediSzfj7jdw3GrFv5oP0RB1bltObIzYoEjiNziRlPN4xylltlBz4kVtFEcJNsxHE1t2dQcccNEk0s2SNcahFeJUCpTyYgjgCqmP0yeSWyabdmsvKF3-aWrFBJNZPUYiIpgPeZ9v3LoCbIOeK2JF0hMV-2jIxenDIP5R_uWW8i4DP2c4usqI=s0-d)
logo, como
então A é invertivel e
é a matriz inversa de A.
Há um método para determinar se uma matriz é invertivel e em caso afirmativo qual é a sua inversa.
Dada a matriz A podemos determinar
, se existir, para isso:
Logo, pela definição de matriz inversa,
Se aplicar a definição de multiplicação de matrizes, encontrará um sistema, caso o sistema tenha solução, a matriz A terá inversa e seu inverso será
definido pelo resultado obtido (observe que o método funciona com matrizes quadradas de qualquer ordem). Caso caia num sistema que seja impossível (ou seja, a igualdade não é verdadeira) então A não possui uma matriz inversa. Neste caso, falamos que A não admite inversa, que A não é invertivel ou que é singular.
Bem, gente, por hoje é só! Na próxima postagem desta série veremos como aplicar tudo que vimos até agora e exercitaremos um pouco. Se gostou do blog, recomende aos seus amigos por Twitter, Facebook ou G+. Para receber nossas atualizações nos siga por e-mail ou aqui no blog.
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