1. หน้าที่ 20
3. ให้ A เป็ นทรานสโพสของเมตริ กซ์ A ; Bt เป็ นทรานสโพสของเมตริ กซ์ B
2 5 4 1
กาหนด A = , B= จงหาเมตริ กซ์ต่อไปนี้
1 3 0 2
( 1 ) At =
………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………….
( 2 ) ( At )t =
………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………….
( 3 ) At + Bt =
………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………….
(4) (A+B)t =
………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………….
ข้ อสรุ ป การบวกเมตริ กซ์มีสมบัติดงนี้
ั
ให้ S เป็ นเซตของ m n เมตริ กซ์ กาหนด A, B, C เป็ นสมาชิกใด ๆ ของ S
A = [ aij ] m n B = [ bij ] m n C = [ cij ] m n
(1) สมบัติปิดของการบวก A S และ B S แล้ว A + B S
(2) สมบัติการสลับที่ของการบวก A + B = B + A
(3) สมบัติการเปลี่ยนกลุ่มของการบวก ( A + B ) + C = A + ( B + C )
( 4 ) มีเอกลักษณ์สาหรับการบวก มี 0 m n โดยที่ A + 0 = A =A+ 0
นันคือ
่ 0 m n เป็ นเอกลักษณ์สาหรับการบวก
( 5 ) แต่ละสมาชิกมีอินเวอร์ สาหรับการบวก แต่ละ A S จะมี - A S
โดยที่ A + ( - A ) = 0 = ( - A ) + A
ดังนั้น A และ ( - A ) เป็ นอินเวอร์ สสาหรับการบวกซึ่ งกันและกัน
โดย นายศราวุธ เสาเกลียว โรงเรี ยนพลับพลาชัยพิทยาคม สานักงานเขตพืนที่การศึกษามัธยมศึกษา เขต 32
2. หน้าที่ 21
3.7 สมบัติเกียวกับการคูณเมตริกซ์ ด้วยเมตริกซ์
่
ถ้า a, b, c เป็ นจานวนจริ งใด ๆ จะมีสมบัติเกี่ยวกับการคูณดังนี้
1. สมบัติปิดของการคูณ ถ้า a R และ b R แล้ว ab R
2. สมบัติการสลับทีของการคูณ
่ ab = ba
3. สมบัติการเปลียนกลุ่มได้ ของการคูณ ( a b ) c = a ( b c )
่
4. มีเอกลักษณ์ การคูณ มี I R โดยที่ I . a = a . I = a ทุกค่า a R
5. มีอนเวอร์ สการคูณสาหรับการคูณสาหรับจานวนจริงแต่ ละจานวนทีไม่ ใช่ 0
ิ ่
แต่ ละ a R จะมี a- 1 = 1 ซึ่งเป็ นจานวนจริ ง โดยที่
a
. -1 -1 .
a a = a a = 1
6. สมบัติการแจกแจง a( b + c ) = ab + ac
( a + b ) c = ac + bc
และสมบัติอื่น ๆ ที่สาคัญบางประการ เช่น สมบัติการตัดออกของการคูณ
ถ้า ab = ac และ a 0 แล้ว b = c
จากสมบัติการคูณของจานวนจริ งข้างต้นนี้ เมื่อพิจารณาถึงการคูณของเมตริ กซ์สองเมตริ กซ์ A และ
B ใด ๆ ที่สามารถหาการคูณ AB และ BA ได้เสมอ ซึ่ งจะเห็นว่า ต้องเป็ นเมตริ กซ์จตุรัสมิติ ั
n n ตัวอย่างเช่ น 2 2 เมตริ กซ์ นันคือ ถ้าให้ S เป็ นเซตของเมตริ กซ์ที่มีมิติ 2 2 โดยที่สมาชิก
่
่
ทุกตัวของเมตริ กซ์เป็ นจานวนจริ ง เมื่อพิจารณาถึงผลคูณของเมตริ กซ์ดวยเมตริ กซ์ จะได้วา
้
มีสมบัติเกี่ยวกับการคูณบางประการ ดังนี้
สมบัติปิดเกียวกับการคูณ
่
ให้ S เป็ นเซตของ 2 2 และ A, B เป็ นสมาชิกใด ๆ ของ S
a11 a12 b11 b12
กาหนดให้ A = และ B =
a 21 a 22 b 21 b 22
a11 b11 a12 b 21 a12 b 22
่
จะได้วา AB =
a11 b12
a 21 b 21 a 22 b 21 a 21 b12 a 22 b 22
่
ดังนั้น ถ้า A และ B เป็ น 2 2 เมตริ กซ์ จะได้วา A B เป็ น 2 2 เมตริ กซ์
โดย นายศราวุธ เสาเกลียว โรงเรี ยนพลับพลาชัยพิทยาคม สานักงานเขตพืนที่การศึกษามัธยมศึกษา เขต 32
3. หน้าที่ 22
สมบัตเิ กียวกับการคูณเมตริกซ์ ด้วยเมตริกซ์ สาหรับ 2
่ 2 เมตริกซ์
1. สมบัติปิดของการคูณ
ให้ A และ B เป็ น 2 2 เมตริ กซ์ ใด ๆ แล้ว ผลคูณ A B เป็ น 2 2 เมตริ กซ์ เสมอ
2. สมบัติการเปลียนกลุ่มของการคูณ
่
ให้ A , B และ C เป็ น 2 2 เมตริ กซ์ ใด ๆ แล้ว ( A B ) C = A ( B C )
3. การมีเอกลักษณ์ สาหรับการคูณ
1 0
จะมีเมตริ กซ์ I = ซึ่งเป็ น 2 2 เมตริ กซ์ ที่ทาให้ A I = I A = A ทุกเมตริ กซ์
0 1
ซึ่งเป็ น 2 2 เมตริ กซ์ใด ๆ
1 0
เรี ยก I = ว่าเอกลักษณ์สาหรับการคูณในเซตของ 2 2 เมตริ กซ์ หรื อเรี ยกว่า เมตริกซ์
0 1
เอกลักษณ์ ( Unit matrix )
4. การทีแต่ ละเมตริกซ์ มีอนเวอร์ สสาหรับการคูณ
่ ิ
a b
ให้ A = เป็ น 2 2 เมตริ กซ์ โดยที่ ad - bc 0 จะมีเมตริ กซ์ A– 1 เป็ น 2 2
c d
d b
เมตริ กซ์ โดยที่ A– 1 = 1
ad bc
ซึ่งทาให้ AA- 1 = A– 1 A = I
c a
เรี ยก A– 1 ว่า อินเวอร์ สการคูณของ A
5. สมบัติการแจกแจงสาหรับการคูณ
ให้ A, B และ C เป็ น 2 2 เมตริ กซ์ ใด ๆ
สมบัติการแจกแจงทางซ้าย A ( B + C ) = A B + A C
สมบัติการแจกแจงทางขวา ( A + B ) C = A C + B C
ข้ อสั งเกตสาหรับการสลับทีของการคูณ A B และ B A
่
ถ้า A และ B เป็ น 2 2 เมตริ กซ์ ใด ๆ ผลคูณ A B และผลคูณ BA อาจจะมีค่าเท่ากัน
หรื อไม่เท่ากันก็ได้
บทนิยาม กาหนดให้ A เป็ น n n เมตริ กซ์ ใด ๆ จะมี In n เป็ นเอกลักษณ์ของการคูณ ซึ่งทาให้
A I = I A = A โดยที่ I = [ipq ] n n
กาหนดโดย ipq = 1 เมื่อ p = q
0 เมื่อ p q
โดย นายศราวุธ เสาเกลียว โรงเรี ยนพลับพลาชัยพิทยาคม สานักงานเขตพืนที่การศึกษามัธยมศึกษา เขต 32
4. หน้าที่ 23
นั้นคือ เอกลักษณ์ของการคูณ 1 1 เมตริ กซ์ คือ [ 1 ]
1 0
เอกลักษณ์ของการคูณ 2 2 เมตริ กซ์ คือ
0 1
1 0 0
เอกลักษณ์ของการคูณ 3 3 เมตริ กซ์ คือ 0 1 0
0
0 1
1 0 0 0
เอกลักษณ์ของการคูณ 4 4 เมตริ กซ์ คือ 0
0
1 0 0
เป็ นต้น
0 1 0
0 0 0 1
บทนิยาม กาหนดให้ A เป็ น n n เมตริ กซ์ ใด ๆ จะมีเมตริ กซ์ B ซึ่งมีมิติ n n เป็ นอินเวอร์ส
การคูณของเมตริ กซ์ A ก็ต่อเมื่อ AB = BA = I
เมื่อ I คือ เมตริ กซืเอกลักษณ์มิติ n n เขียนแทน B ซึ่งเป็ นอินเวอร์สของ A ด้วย A – 1
1
นั้นคือ ถ้า A = [a] ซึ่งเป็ น I I เมตริ กซ์ จะได้วา A – 1 =
่ a โดยที่ a 0
1 1
ซึ่งทาให้ A . A – 1 = [a] a = a a = [1] = I
1 1
A –1 . A = a [a] = a a = [1] = I
a b d b
ถ้า A = ซึ่งเป็ น 2 2 เมตริ กซ์ จะได้วา A – 1 =
่ 1
ad bc
c d c a
เมื่อ ad – bc 0 ซึ่งทาให้ A . A– 1 = A– 1. A = I
จะเห็นได้วา เมื่อกาหนด A เป็ น n n เมตริ กซ์ ใด ๆ อาจจะหาเมตริ กซ์ A– 1 ได้ หรื ออาจจะหา
่
เมตริ กซ์ A– 1 ไม่ได้ ขึ้นอยูกบเมตริ กซ์ A
่ ั
กรณี หา A– 1 ไม่ได้ จะเรี ยกเมตริ กซ์ A เช่นนี้วา ซิงกูลาร์ เมตริกซ์ ( singular matrix ) หรื อ เมตริกซ์
่
เอกฐาน
กรณี ที่หา A– 1 ได้ เรี ยกเมคริ กซ์ A เช่นนี้วา นอนซิงกูลาร์ เมตริกซ์ ( non – singular matrix ) หรื อ
่
เมตริกซ์ ซึ่งไม่ ใช่ เมตริกซ์ เอกฐาน
โดย นายศราวุธ เสาเกลียว โรงเรี ยนพลับพลาชัยพิทยาคม สานักงานเขตพืนที่การศึกษามัธยมศึกษา เขต 32
5. หน้าที่ 24
แบบฝึ กหัด 7
่
1. จงพิจารณาว่า เมตริ กซื ที่กาหนดให้ตอไปนี้มีอินเวอร์ สการคูณหรื อไม่ ถ้ามีจงหาอินเวอร์ สของเมตริ กซ์
นั้น ๆ
2 5
(1) A = พิจารณา ad – bc = 2(3) – 1(5) 0
1 3
d b 1 3 5 3 5
ดังนั้น A- 1 = 1
= =
ad bc c a 6 5 1 2 1 2
1 3
(2) B = พิจารณา ad – bc = ………………………………………………..
2 4
ดังนั้น B- 1 =
2 4
(3) C = พิจารณา ad – bc = ……………………………………………….
3 6
ดังนั้น C- 1 =
2 0
(4) D = พิจารณา ad – bc = ……………………………………………….
0 2
ดังนั้น D- 1 =
1 0
(5) I = พิจารณา ad – bc = ……………………………………………..
0 1
ดังนั้น I – 1 =
0 0
(6) 0 = พิจารณา ad – bc = ………………………………………………….
0 0
-1
ดังนั้น 0 =
โดย นายศราวุธ เสาเกลียว โรงเรี ยนพลับพลาชัยพิทยาคม สานักงานเขตพืนที่การศึกษามัธยมศึกษา เขต 32
7. หน้าที่ 26
ข้ อสั งเกต ผลลัพธ์ A . ( A . A ) และ ( A . A ) A . เป็ นเมตริ กซ์ที่เท่ากันหรื อไม่
……………………………………………………………………………
0 2
4. กาหนด A = จงหา A2
0 0
A . A = …………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
่
5. กาหนดให้ A, B และ C เป็ นเมตริ กซ์ที่มีมิติ n n จงพิจารณาดูวาข้อความต่อไปนี้ ถูกหรื อผิด
…………… ( 1 ) 0A = 0 และ A 0 = 0 และ 0 . 0 = 0
…………… ( 2 ) ถ้า A B = 0 แล้ว A = 0 หรื อ B = 0
…………… ( 3 ) ถ้า A A = 0 แล้ว A = 0
…………… (4) ถ้า A = B แล้ว A C = B C
…………… (5) ถ้า A = B แล้ว A C = C B
…………… (6) ถ้า AB = AC แล้ว B = C
…………… (7) ถ้า AB = AC และ A 0 แล้ว B = C
…………… ( 8 ) ถ้า A B = A แล้ว B = In n
…………… ( 9 ) ถ้า A B = A และ A 0 แล้ว B = In n
…………… ( 10 ) ( A B ) – 1 = A– 1 B– 1
สมบัตเิ พิมเติมบางประการในการคูณเมตริกซ์
่
บทนิยาม ถ้า A เป็ นเมตริ กซ์จตุรัสใด ๆ และ n เป็ นจานวนเต็มบวก แล้ว
ั
An = A . A . … . A ( n เมตริ กซ์ )
นั้นคือ A2 = A . A
A3 = A . A . A
เนื่องจากการคูณเมตริ กซ์มีสมบัติการเปลี่ยนกลุ่มได้สาหรับการคูณ
ดังนั้น A . A . A = ( A . A ) A = A2 . A
หรื อ A . A . A = A . ( A . A ) = A . A2
ดังนั้น A2 . A = A . A2
โดย นายศราวุธ เสาเกลียว โรงเรี ยนพลับพลาชัยพิทยาคม สานักงานเขตพืนที่การศึกษามัธยมศึกษา เขต 32
8. หน้าที่ 27
คุณสมบัติเพิมเติมบางประการ สาหรับเมตริ กซ์ A, B ใด ๆ ที่หา A B และ B A ได้
่
1. ถ้า A = B แล้ว A B = B A 5. ( A + B ) ( A – B ) = ( A + B ) ( A + ( - B ) )
2
2. ( A + B ) = ( A + B ) ( A + B ) = AA + A ( - B ) + BA + B( - B )
= AA + AB + BA + BB = A2 + ( -AB ) + BA + ( - B2 )
= A2 + AB + BA + B2 = A2 - AB + BA + B2
3. ( A + B )2 = A2 + 2AB + B2 6. ( A + B ) ( A – B ) = A2 - B2
ก็ต่อเมื่อ AB = BA 7. c( AB ) = ( c A )B = A( c B )
4. A( - B ) = ( -A )B = - AB เมื่อ c เป็ นจานวนจริ งใด ๆ
8. ถ้า A = B แล้ว AC = BC
( การคูณด้วยเมตริ กซ์ที่เท่ากันทางขวามือ )
9. ถ้า A = B แล้ว CA = CB ( การคูณด้วยเมตริ กซ์ที่เท่ากันทางซ้ายมือ )
10. กาหนด A, B เป็ น n n เมตริ กซ์ ถ้า AB = A โดยที่ A 0
และ A เป็ นนอนซิงกูลาร์เมตริ กซ์แล้ว B = In n
คุณสมบัตของทรานสโพส
ิ
t
1. ถ้า A เป็ นเมตริ กซ์ที่มีมิติ m n แล้ว ( At ) = A
2. ถ้า A เป็ นเมตริ กซ์ที่มีมิติ m n และ k เป็ นจานวนจริ ง แล้ว ( k A )t = k At
3. ถ้า A และ B เป็ นเมตริ กซ์ที่มีมิติ m n แล้ว ( A B )t = At Bt
4. ถ้า A เป็ นเมตริ กซ์ที่มีมิติ m n และ B เป็ นเมตริ กซ์ที่มีมิติ n k แล้ว ( AB )t = At Bt
ทฤษฎีเกียวกับอินเวอร์ สการคูณของเมตริกซ์
่
ทฤษฎีบทที่ 1 ถ้า A และ B เป็ นนอนซิ งกูลาร์ เมตริ กซ์ ซึ่ งมีมิติเท่ากับ n n แล้ว
A B จะเป็ นนอนซิงกูลาร์ดวย และ
้ ( AB )- 1 = B-1A-1
ทฤษฎีบทที่ 2 ถ้า A เป็ นนอนซิงกูลาร์เมตริ กซ์ จะได้วา A– 1 เป็ นนอนซิงกูลาร์เมตริ กซ์
่
และ ( A– 1 ) – 1 = A
่
ทฤษฎีบทที่ 3 ถ้า A, B และ C เป็ น n n เมตริ กซ์ และ A เป็ นนอนซิ งกูลาร์ เมตริ กซ์ จะได้วา
( 1 ) ถ้า AB = AC แล้ว B = C
( 2 ) ถ้า BA = CA แล้ว B = C
โดย นายศราวุธ เสาเกลียว โรงเรี ยนพลับพลาชัยพิทยาคม สานักงานเขตพืนที่การศึกษามัธยมศึกษา เขต 32