Aalto MOOC Matriisilaskenta 2019
Matriisien laskulait
Completion requirements
Videolla puhutaan jo käänteismatriiseista, mutta asia käsitellään tarkemmin vasta seuraavan viikon materiaaleissa, joten katso videosta vain matriisien laskutoimituksia käsittelevä ensimmäinen puolisko.
Yhteenlasku
Vaihdannaisuus:
\[
\mathbf{A+B} = \mathbf{B+A}
\]
Osittelulaki:
\[
c(\mathbf{A+B}) = c\mathbf{A}+c\mathbf{B}
\]
Liitännäisyys:
\[
\mathbf{A+(B+C)} = \mathbf{(A+B)+C}
\]
Tulo (ei yleensä vaihdannainen)
Vasen osittelulaki:
\[
\mathbf{C(A+B)} = \mathbf{CA+CB}
\]
Oikea osittelulaki:
\[
\mathbf{(A+B)C} = \mathbf{AC+BC}
\]
Liitännäisyys:
\[
\mathbf{A(BC)} = \mathbf{(AB)C}
\]
Tulon eksponenttilait neliömatriiseille
Neliömatriiseille \( \underset{m\times m}{\mathbf{A}}\) on voimassa matriisien tulon eksponenttilait:
\[
\mathbf{A}^p = \underbrace{\mathbf{AA\ldots A}}_{\text{p kpl}}
\]
\[
\mathbf{A}^p\mathbf{A}^q = \mathbf{A}^{p+q}
\]
\[
(\mathbf{A}^p)^q = \mathbf{A}^{pq}
\]
Esimerkki
Osoita, että \( (\mathbf{A+B})^2\) on eri kuin \( \mathbf{A}^2+2\mathbf{AB}+\mathbf{B}^2\), kun
\[ \mathbf{A}=\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 0 & 0 \end{pmatrix} \quad \mathbf{B}=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 3 & 0 \end{pmatrix}. \]Ratkaisu
\[ \mathbf{A}+\mathbf{B}=\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}+\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 3 & 0 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 2 & 2 \\ 3 & 0 \end{pmatrix}, \] \[ (\mathbf{A}+\mathbf{B})^2=\begin{pmatrix} 2 & 2 \\ 3 & 0 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} 2 & 2 \\ 3 & 0 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 10 & 4 \\ 6 & 6 \end{pmatrix}. \]\[ \mathbf{A}^2= \begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}, \] \[ \mathbf{AB}=\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 3 & 0 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 7 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}, \] \[ \mathbf{B}^2=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 3 & 0 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 3 & 0 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 3 & 0 \end{pmatrix}, \] \[ \mathbf{A}^2+2\mathbf{AB}+\mathbf{B}^2=\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}+2\begin{pmatrix} 7 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}+\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 3 & 0 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 16 & 2 \\ 3 & 0 \end{pmatrix}. \] Eli \[ (\mathbf{A}+\mathbf{B})^2\neq \mathbf{A}^2+2\mathbf{AB}+\mathbf{B}^2. \]
Last modified: Thursday, 21 September 2017, 11:18 AM