chapter 1 section 1.5 إعداد د. هيله العودان (وضعت باذن معدة العرض)

18
CHAPTER 1 Section 1.5 اد عد ا ودان ع ل ه ا ل ي ه د.( رض ع ل ا دة ع م ن د ا ب ت ع ضو)

Upload: cassandra-harris

Post on 23-Dec-2015

218 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

Page 1: CHAPTER 1 Section 1.5 إعداد د. هيله العودان (وضعت باذن معدة العرض)

CHAPTER 1Section 1.5

إعدادالعودان. هيله د

( العرض معدة باذن (وضعت

Page 2: CHAPTER 1 Section 1.5 إعداد د. هيله العودان (وضعت باذن معدة العرض)

ELEMENTARY MATRICES

Definition. An n × n matrix is called an elementary matrix if it can be obtained from the n × n identity matrix In by perfoming a single elementary row operation.

Page 3: CHAPTER 1 Section 1.5 إعداد د. هيله العودان (وضعت باذن معدة العرض)

Example 1 listed below are four elementary matrices and the operations that produce them.

1 00 -3

1 0 0 00 0 0 10 0 1 00 1 0 0

1 0 30 1 00 0 1

1 0 00 1 00 0 1

Multiply thesecond row

ofI2 by -3.

Interchange thesecond and fourth

rows of I4.

Multiply thefirst row

ofI3 by 1.

Add 3 timesthe third rowof I3 to the first row.

Page 4: CHAPTER 1 Section 1.5 إعداد د. هيله العودان (وضعت باذن معدة العرض)

Theorem 1.5.1. If the elementary matrix E results from performing a certain row operation on Im and if A is an m × n matrix, then the product EA is the matrix that results when this same row operation is performed on A.

Page 5: CHAPTER 1 Section 1.5 إعداد د. هيله العودان (وضعت باذن معدة العرض)

Example 2 Consider the matrix

A=

And consider the elementary matrix

E=

Which results from adding 3 times the first row of I3 to the third row.

1 0 2 32 -1 3 61 4 4 0

1 0 00 1 03 0 1

Page 6: CHAPTER 1 Section 1.5 إعداد د. هيله العودان (وضعت باذن معدة العرض)

The product AE.

AE=

Which is precisely the same matrix that results when we add 3 times the first row of A to the third row.

1 0 2 32 -1 3 64 4 10 9

Page 7: CHAPTER 1 Section 1.5 إعداد د. هيله العودان (وضعت باذن معدة العرض)

TABLE 1

Row Operation on I That Produces E

Row Operation on E That Reproduces A

Multiply row i by c ≠ 0 Multiply row i by 1/c

Interchange rows i and j Interchange rows i and j

Add c times row i to row jAdd -c times row i to row j

Page 8: CHAPTER 1 Section 1.5 إعداد د. هيله العودان (وضعت باذن معدة العرض)

Theorem 1.5.2. Every elementary matrix is invertible, and the inverse is also an elementary matrix.

Page 9: CHAPTER 1 Section 1.5 إعداد د. هيله العودان (وضعت باذن معدة العرض)

Theorem 1.5.3. If A is an n × n matrix then, the following statements are equivalent, that is, all true or all false.

(a) A is invertible.(b) Ax=0 has only the trivial solution.

(c) The reduced row-echelon of elementary matrices.

Page 10: CHAPTER 1 Section 1.5 إعداد د. هيله العودان (وضعت باذن معدة العرض)

A METHOD FOR INVERTING MATRICES

To find the inverse of an invertible matrix A, we must find a sequence of elementary row operation that reduces A to the identity and then perform this same sequence of operations on In to obtain Aˉ¹.

Page 11: CHAPTER 1 Section 1.5 إعداد د. هيله العودان (وضعت باذن معدة العرض)

Example 4 Find the inverse of

A=

Solution [A ¦ I ]

[ I ¦ Aˉ¹ ]The computations are as follows:

1 2 32 5 31 0 8

Page 12: CHAPTER 1 Section 1.5 إعداد د. هيله العودان (وضعت باذن معدة العرض)

1 2 3 ¦ 1 0 0

2 5 3 ¦ 0 1 0

1 0 8 ¦ 0 0 1

Page 13: CHAPTER 1 Section 1.5 إعداد د. هيله العودان (وضعت باذن معدة العرض)

1 2 3 ¦ 1 0 0

0 1 -3 ¦ -2 1 0

0 -2 5 ¦ -1 0 1

We added -2 times the first row to the second and -1 times the first row to the third.

Page 14: CHAPTER 1 Section 1.5 إعداد د. هيله العودان (وضعت باذن معدة العرض)

1 2 3 ¦ 1 0 0

0 1 -3 ¦ -2 1 0

0 0 -1 ¦ -5 2 1

We added 2 times the second row to the third.

Page 15: CHAPTER 1 Section 1.5 إعداد د. هيله العودان (وضعت باذن معدة العرض)

1 2 3 ¦ 1 0 0

0 1 -3 ¦ -2 1 0

0 0 1 ¦ 5 -2 -1

We multiplied the thirdrow by -1.

Page 16: CHAPTER 1 Section 1.5 إعداد د. هيله العودان (وضعت باذن معدة العرض)

1 2 0 ¦ -14 6 3

0 1 0 ¦ 13 -5 -3

0 0 1 ¦ 5 -2 -1

We added 3 times the third row to the second and -3 times the third row to the first.

Page 17: CHAPTER 1 Section 1.5 إعداد د. هيله العودان (وضعت باذن معدة العرض)

1 0 0 ¦ -40 16 9

0 1 0 ¦ 13 -5 -3

0 0 1 ¦ 5 -2 -1

We added -2 times the second row to the first.

Page 18: CHAPTER 1 Section 1.5 إعداد د. هيله العودان (وضعت باذن معدة العرض)

Thus,

Aˉ¹= -40 16 9

13 -5 -3

5 -2 -1