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_sA1wRs8ipbX87kWBlV035lOUapwd8HIZJKvjKNA94kqNal0IOsJTcYlJY8UBIhJQ2wal0tTKy5Csk9BA=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_sJfRTZZmWnp9mbmcXfaI30UJkQtU9CFNz0vKXzq8B4JEZk9XTsAAf8W8bx3lGbxUq5E6tcDSQNpNYI_mt0TP0g66TdHIrvyqbr5_5V20Mm-xgYmhCX8xm2=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_vdoIIWIpDTcm2aehjNN674swj-2dGrnrMk3stkRlvlZiYp9QAvBk7WpVUbFLpBESF9jwS5_EBXGbdHvx17pprlwKy3WRzInF0icacST-7-X0uv8a8BayUfyuuBjgoVjZuQeyVISa6RlILODkY9hUVAZSuIU6WkEwej-ZYOu3c=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_tzlW6Udf8HnCJ06TD0x9zrUse3P7vcuK8i9qyxkuSFzn261Ls6Ma7l8vh6prqk4TzLq8hfveYuJ6ONfyqRTw=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_t-Gb5SgkxK8kGSfuSC1DRfKr-CNZV6szS7vSVEtaMuOOzvxOWtBP2fAcTN5CeLLL-jOLMx3rqjNT9g1ddN1PH_ExLwhHZkH-C0nPEcnPG6H8jycg=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_vV68CuAk0GIb9wUqOlzV3k_vRD4bPtC0QjHla35JBgeYKwDx6wyoCATw7e3TGUipFb1JCmPg8YyzT6g87lIbJv37pDUHHTszBuiqRx9J13yEOegadj5mu3ipeEXRsSwD5UcrwyrfamBqO2FecFAgulDqz2gJ1GufN1-V6PVMvd70s_ZYPN=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_sp8gZXMCPbSlyT8xurqOS09OrB-_TjzjY-jvb_DazDOuO3m_6s5ywWelPepLTYvZPcze6PwQZk-U4IbzRcL2uoBnIRjSpxexBUaKMXOasS=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_sfCqMrDesE3sEoIB1_878Goqn1IxvtFHpua87oYdI7HWIKmD6hLnGyOFYiMAp006yaNBkVPaE8MnjZXtksayFyH5cgro14h_jVn9CyU6LF2nwQEvLp7shE=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_t-mU8vGxDhTGT3NVLtT4NaLu0TVhnjyVGoPj9xAIPx6oLXl5AQ1ENU4NJc4vwaUgSLEegxRAP-oWS2NG1H9UHdK0pIC7nIBMrqooUMFX2DPaE=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_v06Wu9T-dllbo-axBF4iia57izHn4BCFhYix1Vz7cJBmISW4hzrnNNExrNDBrI_d4JHz1C47ukgQP2Cg4I9JiC70tBqhzM90jz8oepc1SMDmRgOsSq9KDgOw=s0-d)
P.2- ![k(A + B) = kA + kB [;k(A + B) = kA + kB;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_v5s_KygaCjt1hfidrQWo68GfFf3OQnLB2u7MVIKrP2DBYdZZlo9rWBvgLyzhhkgMESfOskcXFQaGcCmMeCrbt3uDRhhDSCh66mWtCxnALfL3AqYbjCNladydI=s0-d)
P.3- ![k(lA) =(kl)A [;k(lA) =(kl)A;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_s9Us2_ftCcCv9QFMzO5lDx0Yl72pNzgSsoNTJY_a8zCZt2BvdBwWUX1m-iVaEUySQhrWqq_PezzH6Mkrx3LKkfbzH0yEY7F8O1nNwyGRw=s0-d)
P.4- ![1A = A [;1A = A;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_v3TEqTKLhGjQ1MSaUwyvqjWqeFFyQOWTuDglyt4x2szMxL98XaHKwPk5WrFaOfn8dvUv0zIR2O0D3iviajrZ-Lug=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_sk2Uvuu-gDibq36752JXFjRZaVgpVj6B2YaimiiLoN6guN39UqqwUsSWG-LexPDXadvhpp8fyKeMDti1GU90FSSx_CWGAU8a5yyGu-P1o37jJP_dw1vDdSqzR-E6SdOl5UR7otEj2TwmCfChWIXu6-ytWNrxEilvczqZ4zSDQKRWM8KUid6xZciivrFDzpYoPpNLLNytgRghFy3zFTErMro_-TXw-sz4J6QASPXg69kdjAPMf1mPv_aw=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_sPGHVzLkdU0ZUUpmTJvki4U14SqNhnvv0UwMT773imZBtDonzThyhxRJNxyDG2N1V2195XLL3qPIZRyf74vAIFPCFLB_x8ffwn=s0-d)
P.2- ![(kA)^t= kA^t [;(kA)^t= kA^t;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sYXqNkBwu5pZBtRCpyaP9Ziq9TQBhCqU7L72ndusMLNE7YFB1uTQae723woUu_y7OJNaoOoRyWg0tSAYTVw6f-88VFozJmOD5As7cgOIM=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_tgYX26eN_ZNgyK1mf0307GQS_jS7QCKVTj5TN9y37L66fVzAUu-xTjKliFkGdOtbqU7pv34XL5bbMAj7hsUCDKt2ypkKLqfHcH6VKA-RSSAjqcT69F4kVY6nw=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_vs4QYo8pu2o6zj4fuPnFnwNKQmi0ictOBzB8zUcjZSWeZfMmC44WPAJDJ-9hao6G1U0r7VaFJeKeKFoADdDSVEl5coymDrsaB8vUWk4Gd0nQ=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_vP4vnd1_DPPVxVlgYEjYY_rd26NusyeEJ9MjyhHq0JGYG3WEXL7lN2Shmf6Rm2GpXBMs5xdBsUVXhgkOFIOH87cvSapsywgawC2Nb8MOxOBfzgxLpeHmRRf08RVoIVFiBBJJFt-P8LOuaK-8BVA2SdBC342tB0PiEf9cpXahez_ezddBfA_qif2DnChBFfArdEvh4owPt7SAo_0lekT5ZJoClfZGktKtXOXcXKUPJdq0d3hAkTHo0AAv_e1giEXO9iRoKJC921mZeNcOhpaxX7rTOWrNhLbpjiErZQ-Als9TiAJ8ozyDETM3UAMIsaufRsiobAGqEYsEG8e3Ffd0B5SWr02DOdGrISMuLqx9z3Qsc8hsN7uEbeoVQ3K-z2hFqPPixGva7zidUJotb_vUeLBgXAK2MJ9LBY_dPxMi-N3jogRNRsPxUJN7_rUec=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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