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_tK26GnvsHi-ByOoS17xAdoglBV9fFFreZ2ZT-NWyMspZKFCjKrt8wYvSINTQBkcYaoogqkVkJEm4DLDw=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_uB2tiTntUAc3pfBU3azD7-PsNalC8L9DxmEwB_YU1ZUk0rxT1ituBsR3lnsIsyBjyNrE14j2Dugw4fQGDq3cqb7UUzGPTMIoailoEjR7dQTrWcFTqfx823=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_s85leYaB4og1N43yoqaJaAOC2n52jmZOZ71vLpnsQdUlGhJnrCATKElcvbJK8TNvswgXs6-abxBPNDKWJARbMYedkkFkExwAn0BpUm4sRqFRsxMzU5RYgQyjVOA03ZlPqWBWq6YJkNrkGwBF7vJPaTVHt6fDbsuB8IzBEdgYI=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_tM1YeOlQ5SIUAH-jtYc_2Vvy3OXNRdYoH-JsKO_VELFsdqQxtDfsutCbBpet5X8Gwn9l4UZP3nYlSNLQQmJQ=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_uGXOVcY-4oTgABnFM4JeWDBkAi70hs_ibxyRiJD36Nc3lClNdhndKxFMutbEgvIKSdoyh0nNzcItori0Drp80CrVjsoMHNjFbbxOAC-gEOL5P37A=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_uJSjz9DEirLuQAhythRwTYEe3IOIoCVQBYDkwzSDhkxhQq_AcDJcJMgjqZVaG7CZZZxYTXVnEflZO7_zbJHrJZ7pPO0fb5hrreNw9SAHyaUOlI6NxuwDQGL63pQ2XNsWWEN3MciEmVN5L7qmXrjWwjLWQOvT3dK1ldScZKsr7vyHgkeTWn=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_sKysd3iasZZL68O7emuPKYHWbtrRQPOfSMtedPWU6QlKCihv99u35oYtV0uCqf7NylOluFQVPBpSSeoNlgdNWNOFCpAjZDKNXpT3hC6AqF=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_tXTRUh-rpF9uwDnh47wblCD83-PlwCHjce4Ved1ua3erAAGXNRZWgCYXgnZXdtXWMLqAANDEZXCLw7XiQQ97qtPL0Gb-slOb8p7v23lNzgzDMUOVkmvXHw=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_uGWXmc8PqpXkLukd2fJCVq5GY4VDJFtPfThtqjN-Vz1OvetTqtxgfIbSEbnIqxDzhOr4rszdVt1NbpnyREKbs2YMNlCur85XpwLyx9NCeIAbQ=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_uGfZvvqzjzfrS8j64vW_rQNeEdxWsPQlk-Iv4Auj3Ylry7m3o2LQtRiTKVlSo37oqlTaCbTVN_6XXf---eLt412VMo-VVToI5Q3DC7uEccsfOVRDnBhoLkmA=s0-d)
P.2- ![k(A + B) = kA + kB [;k(A + B) = kA + kB;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vqmMCEdlkAPQORVPhnh511KkTFSkufJV5BdZaKaq5pz3aDnWekhlj4GKvV3BkY93JWhdskNXGss6sQNGeim9a4gc6_twyJsIHjZ7N2Ce1HrWBk-Jpp2LGQjZA=s0-d)
P.3- ![k(lA) =(kl)A [;k(lA) =(kl)A;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vcZIk-cMPB_8e_4xadZ-Z7hm5itPFg5C7e0_nLZz9Hv5RH1O4yIGnYdzCxzLVwOHfkW-0v0lQmz0_ZEBolZbeoDp2SGLeQiH-jeQeQDk0=s0-d)
P.4- ![1A = A [;1A = A;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tPzwGyhrHbNmBJojddI8m9C5tKrsBCb3HPMUylHe-7-cXmHZvEyj0BIJg8LHnd3j9rxgWdHRGas7vanG_IITV5ig=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_vxNsE0k9HHbKPRi4GZCNja62i-ytriLmJk-LBDl1GbilFtnkF9dXm-tCwyB0o7Qw0IyPJgZsIDHCe54R_p0V04Qb4dKtw2G2yoxz8JcCosZt1rIuzJLzAa2BsEpxUusX0gg_MMdJw2ASxtw8mhlYi1GO0KoOmEtsfIwohoCRo8WNgh2Wr-lO5D6wqU1lQMDusrtQi0i0JFN9EjkCOp3zJ9NkXNi8C6WmgySV9mWDlm91f8RnCnZ_KXjg=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_vpF_DYBazo2LuPxpJCef7h0G0edpfFHGmQXLIpcn3QFpXZAp-DrUwfc7O0FP9dGmHCoGhoDsIP__QsoaleYRuwAdfNDgtkxF-2=s0-d)
P.2- ![(kA)^t= kA^t [;(kA)^t= kA^t;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uzCwT_owUN8xOQ1qCV6ImILtuawn4DU5eOnZrQ34UFRbIFENjQwrqARxe56jCeRPUhyPz5-GRCU0FKMFtHH9RuP0mmQCJTdv2rm9cHNzk=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_t8slNp-X38avVuhGj4peOFUt0_dvxe1PaALcKo_OCl-aXDp8ZzZ2HsBDBC56WBhmUPkjSCSBKsAN5Vs8VvpIT6pI4JtNq-_z3dfALe7n_cYBolfaiu4CAg4iI=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_vNypgfBltFD4ZpEDlf2elXGvdyFRuYgljGt_w3hjSp2Z53_sw69lo32yoWKQ4aLy91oQfi5zK7--5P7mRBZKUsSaGs5iuNufk8FSFiVsMFaw=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_tkmJfEdc6SUI_0ZyBFSEzfId_s4wLwdarw6qrTvAYsFGHAJp3nMs6Lb13wfDS8vxXo_kFQkM-zHY2it5VIyTqYFu5TN-aHHmKW3NaAoSX5wr6s3AB4D6267TcTcc0nE2I0PAa6JVRO87EcR5tFC9ZFBk-VMBYrjlZd5neHqqOVD1D1j3-sUol1quwaJ7IttNYn0lJTZhT73ffzQ-oDJcCYQ8crtEaEAhGomXDpma3k_Y5yC8tVhtsRadWtkSF7DW1N2R1Ntd-ZYG3WKMfKsw0zNpBRT33adaYGiJrVPun3VJsQLysoxOYsbFghbC4pHvOf1KBxjlh5G90P7XapW7KuSICsxL9t1O_xcQZZfFB9hKeGGGQZKPbDxEJ9hoMne1EqpPNDgZnnfIHYz4RlV2kPvcc1oo21B0uqsLIOut-qGH9GYliLXoA0yBOP2sQ=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.
Até mais!
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