Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 15. 04. 2011 19:05

radeek
Příspěvky: 76
Reputace:   
 

maticové rovnice

zdravím, potřeboval bych vysvětlit postup při řešení maticových rovnic, v případě, že matice jsou singulární (tedy že nemohu udělat inversní matici)

mám zadání:

$A . X = B$

       /  2  -1  1  \               /  2  -2  \
A = |   1   2  0   |       B = |   3   1   |
       \  1  -3  1  /               \ -1  -3  /
____________________________________

1)hledáme tedy matici X:


       /  2  -1  1  \      / x1  x2 \        /  2  -2  \
      |   1   2  0   |  .  | y1  y2  |  =  |   3   1   |
       \  1  -3  1  /      \ z1   z2 /       \ -1  -3  /

2) matice A B položíme rovno sobě a vypočteme gausovkou výsledek soustavy:

       /  2  -1  1 |  2  -2  \     /  1    2  0 |  3   1  \
      |   1   2  0 |  3    1  | ~ |  0   -5  1 | -4  -4  |
       \  1  -3  1 | -1  -3  /     \  0   -5  1 | -4  -4 /   ..poslední řádek je shodný jako prostřední, můžeme vyškrtnout

3) najdeme jedno homogenní řešení

např. $x = -2 , y = 1, z = 5$

4) najdeme nehomogenní řešení pro oba sloupce pravé strany

např. $x1 = 1 , y1 = 1, z1 = 1$
např. $x2 = 1 , y2 = -1, z1 = 1$

5) dosadíme do výsledku (první matice nehomogenních výsledků, poté kombinace k l s homogenním výsledkem)

       /  1  -1 \            / -2  0 \           /  0  -2  \
X = |   1   1  |  + k . |   1  0  |  + l .  |   0   1  |
       \  1   1  /           \  5  0 /            \  0   5  /

_______________________________________________

mohl by mi někdo vysvětlit jeden krok, a to jak můžu jen tak položit matici A rovno matici B a získat z toho výsledek?

a jak by se postupovalo kdyby bylo zadání obráceně a také bych potřeboval poradit, jak bych to řešil, když matice nemají stejně řádků, tudíž nejdou položit proti sobě:

$ X . A = B$

       /  2  -1  1  \                 /   2  -1  1  \           
A = |   1   2  0   |       B =    \  1  -3   1 /
       \  1  -3  1  /               


_______

díky za případnou pomoc

Offline

  • (téma jako vyřešené označil(a) byk7)

#2 15. 04. 2011 20:13 — Editoval OiBobik (15. 04. 2011 20:23)

OiBobik
Moderátor
Místo: Brno/Praha
Příspěvky: 1013
Škola: MFF UK Mat. struktury
Pozice: student
Reputace:   82 
 

Re: maticové rovnice

↑ radeek:

To, čemu ty říkáš "položím jednu matici rovnou druhé" je ve skutečnosti jen přirozené.

Stačí si představit onen součin $A \cdot X$.
Jenom naznačím: prvek toho součinu na pozici (1,1) bude vyjádřen jako $2x_1-y_1+z_1$, ten se musí rovnat prvku na pozici (1,1) matice B, tedy 2.
Tím dostáváš rovnici $2x_1-y_1+z_1=2$. Když totéž uděláš pro všech šest pozic součinu, uvidíš, že ti pro x1,y1,z1 vyjde soustava tří rovnic o třech neznámých, která bude mít stejnou matici jako je matice A a vektorem pravé strany soustavy bude první sloupcový vektor matice B, analogicky pro neznámé x2,y2,z2 a druhý sloupcový vektor matice B. Takže co ty vlastně řešíš, jsou přímo dvě nehomogenní soustavy tří rovnic o třech neznámých (a abys neopisoval dvakrát stejnou gaussovu eliminaci na levé straně, řešíš je jakoby "zaráz", jen pak pro každou z oněch dvou soustav hledáš zvlášť partikulární řešení nehom, soustavy - podle vektoru pravé strany).

Zkráceně řečeno, ono jde soustavu lineárních rovnic s maticí $(A|b)$ zapsat ve tvaru $A\cdot x=b$, kde x je sloupcový vektor řešení. No a tvoje situace se od tohoto liší v zásadě jenom tím, že sloupcové vektory řešení i pravých stran máš vždy dva, budeš tedy řešit nějaké dvě nehomogenní soustavy rovnic, což vede na tu tvoji Gaussovu eliminacii tak, jak ji provádíš.

Na základě prakticky stejné úvahy pak budeš schopen sestavit soustavu rovnic pro ten druhý příklad. (tedy ten "X.A=B"). Nebo zkrátka využiješ platnosti krásné věci a sice $(A\cdot B)^T=B^T \cdot A^T $, čímž to převedeš na předchozí případ. ; ))


"The first rule of Tautology Club is the first rule of Tautology Club." [xkcd]

Offline

 

#3 17. 04. 2011 14:38

radeek
Příspěvky: 76
Reputace:   
 

Re: maticové rovnice

takže ten druhý případ $X.A = B$

bude ve tvaru: $ A^T . X^T = B^T$ ?

Offline

 

#4 17. 04. 2011 17:36

OiBobik
Moderátor
Místo: Brno/Praha
Příspěvky: 1013
Škola: MFF UK Mat. struktury
Pozice: student
Reputace:   82 
 

Re: maticové rovnice

↑ radeek:

Jj, to je ono. Matice se rovnají právě tehdy, když se rovnají jejich transponované matice -> můžu obě strany transponovat, vyřešit a pak transponovat zpět.


"The first rule of Tautology Club is the first rule of Tautology Club." [xkcd]

Offline

 

#5 17. 04. 2011 18:01

radeek
Příspěvky: 76
Reputace:   
 

Re: maticové rovnice

díky mnohokrát, už tomu rozumím :)

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson