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_vRuLAxhp6ChhnGezW8Kr9o_TXtz4PmPc9zrK6jFcngiA075nqG1VCrGxJHoLwkkXmUHr1oZWHPfwJWdg=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_utXXMl5lVlaTkZ532O2ZEV7q9dUQPZBYpmcQidglwIFWN3hc7PvakPJxEh6AUpoAOWBokle6TeCHZs1vXiHRve0NemGKS1yQYwbl-LQqnkCCSWfZ8yBQCz=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_sUDVQ87GUuFeV_hUBliYyPoAFsSUXTmrLna-35YwmAeqFBY1IEcCfbDUzsSRhLPy5ojhbqVRRQivoxFlKtJYZS4hBl7iZyTK3e24nsI8U3X7tNIRtWipygN97-PSVg5a5Y32OKHSBHq-8SJ2VErvoSqKuAWAgyR_Z3j9i09PE=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_sC3xyKbSwdirirkA--I6nArdIfP_VJuDvFSQG1ZfwIE0AAsV_oQWPplglvhq1AqCClb069x1u8X1RDwh6tIQ=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_v92c4FDsK5A_Ll9IFHEunJoWlgcOafPRy6Ao-MwNAbLly9oGs8xF1pkNtUOcw1RedSY75ispVxCWO2uOeoPoqzXXelgIHL5JpGXdCPBQd0M1GDpw=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_sT3zLBZKbimgdPPBafqgB151ElekGywzn3nxCsG_Ulv23HG-EH1NE1XIo_0ZuPaSGnHwdCuusKpprzeZDu5ZKq_m85KYiqspF5Ve4w-NyQeaD6t4ZfNVbUiZipK1XSbWC9SpkTEAZnbCpJGsFgBs7bWw3cq9UNKvBiN2FX0Jp59xHp8iFM=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_uyHhaRXLuhN6odaO-fHTv5ELNmutFGBZ3Ozjj9lvFkvBpmS6n63XillA1Aah23iA2e8dr449mgrwzmct7y6bpy2_9HrVj-kx9EAHZG-ew2=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_tPC6ZUtm01ElKf1L2-dktNxJMAxbGgflOs4SKHVe2qsBM3XLVMI_lfyWR-tT3-zuLGbrN7UKuK8zDLA_KI-kDLm9-VxjCltB_RASoVbUG4rZexNVGAldgU=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_s4K-E-db6soe_U7-zAoz9fcipyqhm_Xnlt0qSAo-c3_-y95WFEhKfTe2nYVqNCblH2cg486nq5yrDu43PPASsJSWxs0TqsNg6iT1139ssjGDo=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_vjV2z-ISzcddEMO6tjZ3XOqT1Lwg_bDTQk5QxXYy7ciROvJSuJHTDytH2jDvCe5GdM802FU2KpuxyVXr_MADbzKfQMRIqX-FkQU1ncfcCFXyl_uhk_q_BS3A=s0-d)
P.2- ![k(A + B) = kA + kB [;k(A + B) = kA + kB;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uHtN557EJLTVFS9pyyTzRc_hB6aYODo63lt_kzGToRIMZ8uU2EKu4ohvFdAuXDMEMwOEf20QMzzyogmLft41zsY_dBxgai_z51y1UL-ZHIgOG3hejqJ9qQ5DE=s0-d)
P.3- ![k(lA) =(kl)A [;k(lA) =(kl)A;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_s_X2m8d8v7Oe8dG9SHZeoH7J-nwpE0bI9NsYtLSf81lpck2UVXRyDcpf2Eb_Dbc-IM5CNq8fVxC_NDvntrMJFQbw9EU_65xZ9MYFD0AJI=s0-d)
P.4- ![1A = A [;1A = A;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vE4avy9xB3zGbzpXAMtbyYD6LkvVi7qUDsezkvVRomPiIpEeR_YxOF7ElvRh_ueWl7fBLjbHovwl4natPn5C9EvA=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_tXdqxJidaKbR38So52MJPnRDhUdQkC9nI-CpIFtU7GoeriOi39BZmv_Dumx_K7j7fc2jWdi-437XJdkZNcqOd0-AlgT57RAG8Z3GIGEyGSQ_MoBXUR1_hMe_WNOLipPzKDWXJkD3wWXgHPP_vaJcPCm37hXA-x4sG_7cTdZ52OuNd0v4Es7XCUK0qzVZbeVbK1MgNQQq_W2PLINGONoPk1TAlRLD6c85L2rYPDlFB3VEQHajdyyQ32Yw=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_t18BXVJjVIyKHgAXe5V9FKBBCahOgzrqu4WrIbApK4MCndHLRxVz-cZO4uZHS5lI8Thamdgf1DGAkVmlQrqhiaz4e61U2A_G1m=s0-d)
P.2- ![(kA)^t= kA^t [;(kA)^t= kA^t;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uTDcfsciD1-Qei0fPDpGbRRc-DGx63SPA8slM-qnwo1H0Vy6xqz5fqsTjYFkhWu3Kk_arLxuuaqnCUcrBixQ7yF3yakDXWLOMq_uj7qzY=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_suDf3L2SX9WrGP4TvSshdR4lywR2WwLzrgFWveNGUla-PKB3hLW095CF6GiaX3pK85EzBv_RxYL9GGOFLHHtHO05JkDtdI0-O9h14MkqKCSeHSHXZ4P3JGFhg=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_sRbikXuCGmarsU6hSO57kDRXvstiiCOH-lyfYrkqQFwEc5Y0JK8oQGrKIa3ulVYw9nzmals_NPq-btmHtsZE9SD605HIrzfUePk2Wh1iLUTQ=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_sFYdju9d2Iw4MH3LgZUZ-Zo_-o8UHI2svVHJQjfvd5wf3GzVDhRslLhvltdyVDcVhOfVNXwUv9C48BYcLi-EmVD5SDRVqrHiGmVFsrd9N3gJH4mgi5sHl9HZtmfF-wSkeh8Yz1PirWenWmmF1H7E3XWrfavFl0_0GZAbFQhXZNsJpqD1usbyggG5itgIxxtyzdAiBa-HNXdsBXpvK5sxFZIM5szhXxIgQKK8A0stiLhc8LBpD0xNej6ydWMqhed49R1BrsKvk3yiyikg2m9jZ8F6ShCXBDVXN4ynoUUwsFZP5tb5UB7auh700Fv3Khc9HY0mGtwJMkhL94nrc5_VYaM5SBH90McZiMcE4mcbwVjilPwT4Xj1WGpbV_UcLcOgx50uFg9U1jwGVH64n2-KKE19wIn9zuR1BQJLDPs9f2lDkp0TVWQPPhxgl2Y6s=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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