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_vcVHCiwXQriM6d4dSqwJDB7aDSB7ZEi5Ovim8gexEVkkYuzqNhSwm3PFSPoCP84iFFWoZd9NC1D_KP_Q=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_uVDj49D8AJnahovtBRLFk7TznzcbhWbWNfgOh3nowpzvMduXWrtLScZBbgFDlLWmaRC89b1MNScSswPwDofM7jOrDRluLR2pQBQhsjsXXTVsniTvD04uL3=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_v7Gh6NyrBiFQFbbjEkltX5O_Q2RuKj20MjDIjDFJuLyIjHJMNU_y64qmSDh5bDSzkKit3dqcnnPUmtFr_u5Ldo6-MVJfx-6wm7jVkwZFbP0ideoBjNrcg3SmXvfzGEsQjTssSYlJCkK9r7f0-n37QY-D1tWdqHvaEA4e3S4Sk=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_sqEHi51TmNh574hEAu4pZT4mMqnZlaMxIwGUY606LNFsSiPkZxG0wuE6pQRwPxfgpqVKL9GWyjxdhX3pH9eg=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_sFrxcNwm7Oaxx1Xr5nU2FGV6sVABavNkZVr1Dqd2ZnmOZCJ74k8A2IiKqtwGqeMRCnokLi6fBcMFNC44OTEtj_hI7ssW77TLZymEmQlYoqEMXb7w=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_sPt4xHftCmiNxAUSHv2zSLruG6Vq7qbxQ2UeSfZBe9mb1PU9yRSAm3vrnvtxc1FXlnIrd5eE4jzNwy4B6-qVc89geD7FWg1hCB_OsmiIokltunQqs2zG4GVUjVkYS6wZyzNsADantsT6BJs20RKWvo80UNfWvehX22fzT3K8DjNPyfAuMz=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_vV_RXuCI87gliS4ISm9HjRlkS8AXkfUdHnpA5GejUOKfazHmdnU0kUjFcMPc7_cR26X0BVGU9jHPLlxBUp31nccwQSSkc1pWQAfYE_xxcV=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_t3dGRzvNblAP2oWQrZqNDt7eSoZ4w8sB0bKhVbeDV8f4NJJstr1ijBCox5K5ClSVrpPiGo3QmhsBOENhwmx0aQ858Z2fLWEuM2obRVIY6JUk0c1gtPaWiu=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_uZeErgTQFkHgHzT-zNSRQL8R5IMSK0tebS7FLhn9xnlG84FH_rn4H62D6Jas9_UfmO-e-0n8fFUTzmTPpZTwtDoNzw3CkJAl15HoMQ8vZLFDI=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_t80X8JVO6_xrcHZq7nFFqQKK9nkFl_DTs0uJmd_lZDDL02o1pTv9SYSepQasV5NsiV8RBeekwMBvuS5hX4sJKPXdMFdMcm4EI5QTjFhMa_3xVIM2YKIWZooA=s0-d)
P.2- ![k(A + B) = kA + kB [;k(A + B) = kA + kB;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vIlex8gDQvaCg93Ameet_O4cLep14hAt2aqeB2c5lYfLbwwuUFuOhAgMB9Y6Kzrz8OxUJBRLGzErMdYlwBsQdsieMwRuJ-3z4xb_Wfc48OwSzoG0CAxyHMbVY=s0-d)
P.3- ![k(lA) =(kl)A [;k(lA) =(kl)A;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tbQQGzbtSjldxgOXxIvLHkMpvdI5Yk23ZFaf8sHRgxQKnRnaVe50mUC-H000ma-2_b2O-YCesOzavSYAgqJFN4yuDXR-uI5Ju3O-koMb0=s0-d)
P.4- ![1A = A [;1A = A;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_ucyB-SbTiN2XdPpBOYtW2HSD_OCHf4TeQSRVoc58grE05W_VRDYOIMhX5uHX2EEAz57fdWZ4dre9QyareXQLCXkQ=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_v2FI0NMZ-FwmaL7qtAgY6Yo2YGVoMBCePbukxtabvsa8X2ixmM9OYa5GP6JFsVlSaDA5ZgCXmrtU4AsKwEfHk72JkSWXbLszJ6jRNtsA9EYp90Y0C-5xCzCelMHqhcfrQ1glg7TL_3kYG5qyiEi41xhUdeKYpA-q1Tcr7Ti00PtiVFPsvrkXwcCzUr_00Rt5wUCZ7TTbsOrO_0_9FcRigtZcqEgbfZHB6um2avirXQ15ZkG41KqJLmzQ=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_tkwTUz0v7HMrQgYryayO2hsCrGHdjWJtkqmvpkqDPw4jdpHfo8y0I43ykQfswY88p4ze7mL1RWyM5h2nJDB0A-gsqVREM2I8tP=s0-d)
P.2- ![(kA)^t= kA^t [;(kA)^t= kA^t;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uZsRUd1GkWR4dA8yCi-YayWuGicR1uazMw7fKuVoOkORKDlLqm_VVFNwFSr1zaRORGK6U8sWw78b_KWFQ5vOvLy7HMK2TkmEFrByOt_z4=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_vncv9jz6zCKHAEtFTHsf0ArcmNYeQdqMgXcx5kqHBIVZRi3fC44AA62Vz_FBXvqlCWHakPdF6T85GDINRXVNhkqkpnOsMqrxanf8tpoub_sfBRqpin_0v6S44=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_s6f66CoyrUbIbGJsh_nmz93jT9jWX1QZWq7gWnNIEnmwUhBgoMScHzMQ04LBXbGeWhex26Y8xx8AT6VfVZiATLe1rzSNTEUg2q3Uw3aHIi_w=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_tomBqd9FSVMxhss26y-BaGcPc4dmm2ZIucwrAAQiUZp-OMrTiM74hq5xNU6l-6o2tXSLDTEnNfR8GuCUjOpu9WThyAvv_4lBD-yuUXt2pBdW_R2ckDM3jOVesQAqxwxHz5wEkdaZAFuR1AGlZGAStS8Gea9hXGWI0JcTftajiKsybdjXk47_BRy_xrakNm7Om259ySHKpFlS8kcfC2pxf7AOHLpAuQzEwC8IbHtuzKNNJR_ghtxjgIEMYwtCtG6htBxWyv_NA0VJ2sONBWn_Iam7KIqeLnRyggNRPX9QA3OOV76_XVX56xODwwSyXuY5jVOvw0vwFW4g4HMsTBAANSqzo7PEtK43owXprSelmGXpWvWR628LOyHvBV0YPhPhRvCLnauAMCHgaNb9IpwWKiIC3dRmwSCLnOvQZCEOUZy9ZY_yGhC6sZiZfpsnA=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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