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_vwRk6Rb5wNTy2g5FQx6d5hyAV2BBqGd5P8ApTNz6OH12zhU5inZuR28AxV-Y3IZsc5-IFIDgRZzGpHfQ=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_vZGl7rWzPffbAZ_qfsPAUcBc1gcsqWHzV6OM-WeMCJ8uRMFXpSLZ1lo7ucUGv5WuqRGtyTzGSAINQXuuf2s4med2oBwuftUpHQLz71k0zNeoVQDGSMDFd6=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_s6jxy0t5sBe3AKzmkpRs272bslL__LUko_xZfxleeaoDPqfNy6s8cD5HdYYyWkkbn9k1u7uUxRILtI2p7ugQ2YPhGNV8f_1zJ16F743zYOI_LNUq_g9Tfr-0sBDcD_UJp_5Jy9GvUFjIPjwfmqc5vCRNYpm_Y3OeEUgGZLy10=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_sMXgAL2b1UJ4G6_IraSroQENgM5y28sT9yund8YcQAVXmbOJ3rKeI2zLmOwzggU0Xc47dZOcbdapscz6VBUQ=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_v5rXt-rDpVx_LyfoF2AXLE0E-IZKkx53GMRW4efhbOzUYQ1OhPtcqa3PMu9YKWMSg-n3f_alM60FMd0je3NMNv-7j19pWjef2wa1pHI6VEgnsX_A=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_vHR9J7wOhiWBivTk1VY4HNdcwBdyRBz726fOgyPFo4bUgLcdgcXhFQ01qs5gj3c7W8fzytRsERNXWCQ0Ri6YRgIsQBZz4700Qjv3uEIxOfQVht1S9tNEQZXYUwNpBOPKTUiWefeWxtic9mh8IccP2AX3SYT5I4Sbd4ablQaKGEIzybr1lZ=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_s99w7bYzDcPi_NfTEQz0NLa-_CEF_ZVanaRJHqtRoTWjBW66qeVLVYsM5D_-_AnqfiWwy6G43JT6TUInktwBEU763JTNbkqNn3V9ilpd2G=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_seNrIOpeTm3HF9zeQrCPn2ly2Cfa9ffqmp85mSKwI4bfwDAqmCmss2_euWqy76ekHuAN1fJ31NRxQN5TksfNlkP6K_lgGR1dmngTpgU91o_0OzI5ZSsuh5=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_sBdp65_aVWjsZroxpRfWdBQtxV09S4EIp6OUfXpug6qOA990WiNo0cgJw5bgLDZ0VlYGbwiBvcnKCk7jjMW5dkmBOUjouNiROKd3VePQvMjq8=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_sS253TPo1SIHG-l5sHx1PyYACiEVGfmhjp5GMhWLHXlgMYSMDET8-OeLMXrDERLoAf0vPOnYXxlGflEYNFPpEMY2JCwaXlA2O04Veywf0HqP-YxhkC0uEk8A=s0-d)
P.2- ![k(A + B) = kA + kB [;k(A + B) = kA + kB;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vMsNRpRRIWMAaD_enN9I2oa2PKaCcJrORhSKmjr-L23S5vc-uHnPt9WxC9uAC_wK5sJMwo_XAvlx-8O4kjfuGLo8BUVwLP8-jsX54-VoLfhikJTc_0EXx0dS8=s0-d)
P.3- ![k(lA) =(kl)A [;k(lA) =(kl)A;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sj8DYGWgxsjwaVZ1n478EV_79xtc93aRNrjMpzi2So3lnOd9SXGBcyi2kCTAZp-mRr8IHBIB_BlT80dMCyBWeCWcPkWx3YtkTKsKR5xok=s0-d)
P.4- ![1A = A [;1A = A;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sISMEV6H06WKOQhY7VESNQq6I7xXWk4u1yqufUwlIk3Xvg7WjRFRxVvFkbjP7u6ZWUFE1U0zt_VGrAemE8gnAd3Q=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_sQ2a71Mq1zb8PsrJOCORLiN6jql2tUjKKzjgNmdHmddD2jYhfdCQUKFiheSb6MLqkDP9T0CjfpTecC0gZI9W3v-RFG9QpD81iLlEkfI4ALdS-wYadgs0l1IOh08MmpPyHBJte4FIuSMWsOO-aeq9zSmf2qdkJmHaEQXvRiuuxH5b0779uN2NQZJZTatU4XRjXBgvPR0_WXs55gB4yqbfiN1YcpW2uivD_bVQqqcNzCguT2dTARf8uA7Q=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_tN784WpsexYztpEf12OYMB9k0xIy17ArzOqZZR73ODIkbRtGrO1tWEl1atjKEEMBxfcxA_4hwy92R7lDEdJP-WXdX8bPZ0rp3K=s0-d)
P.2- ![(kA)^t= kA^t [;(kA)^t= kA^t;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vPgXqZopkZYFFZuUxO6dG_lkNHrnFyoeZvtTBeQXzCVPjxot7hZ7KUwL4VFP03RJV6KqTWsEtFEgcrbZ-Tx2Gj0kTBkHiJO_6COL3YEOk=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_teE2oQPw5_S4fniaujyXkicpyecu7zk77SrT92nJ9JxKbcHiVKHJAW2iyWacgqYhhcvowMdbg7bo5WXM8ET8gCkAiDM0G5n0rTSv2AHMCo_mfGZUDOssxmeVY=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_vV0s8f19th9zO0hQroIF4VQx2fAB5XpSQEnO9giDnFjxhZPqQylaXYjszwfvsJwQwCYHqMuFrKIMM0-abwYEjizGBrC16Ig05QepHZZjKfIw=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_tQ1Lh66_BDkb-5nYgho1rCEgWWzQxj38TqXL0veuoviavNSyfqHdVmNe0TA8YEFaBmCchhb0_-OousbR8CdyZZzfUMZ50KpBwN6z6ue4ecm4HRYCd8VbKW0aBiRMhJgffAjWTi-04M7UygpMpnUdeenmMWKVgNqDXYggdRDxvK_9wdAzupqCKr2P6CwK7fa11h2KJ4DP1W4yrTJs64McPyA69BPnwa0TSR1PtVorXpw03XkTo1cqzt4IVpnLMj7m8uD4ix3qLy5MjZqNZzDYdMmHTKZCUtFJhl0AplQST7djFuOdgWYFX-hguM8IKfx-H5kjaNFdQLoLZUlcDkEDbGQhNizI9UT9MfZEB9MnYh7npIpkdFlieoF-uLjJIFPxf_rwgmalMCvWdWev3ZBoU89_UGoOGCCr2trJvu9_ko-TcH508bOqj-ajgsBsQ=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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