Math Problem Statement

Найти обратную матрицу двумя способами. С в степени -1 = ? С = А*В транспортированная + ЗЕ, где А = (1 2; 3 4; 5 18) B = (2 18; 5 4; 1 2). реши методом лапласа Вычисли полную матрицу числено полностью

Solution

Для нахождения обратной матрицы C1C^{-1}, сначала найдем CC, а затем вычислим её обратную матрицу методом Лапласа.

Шаг 1: Определение матрицы CC

Матрица CC задаётся как:

C=ABT+ZEC = A \cdot B^T + ZE

Где:

  • A=(1234518)A = \begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 3 & 4 \\ 5 & 18 \end{pmatrix},
  • B=(2185412)B = \begin{pmatrix} 2 & 18 \\ 5 & 4 \\ 1 & 2 \end{pmatrix},
  • BTB^T — транспонированная матрица BB,
  • ZZ и EE неизвестны, но если они не заданы, будем считать Z=0Z = 0 и E=0E = 0.

Тогда: BT=(2511842)B^T = \begin{pmatrix} 2 & 5 & 1 \\ 18 & 4 & 2 \end{pmatrix}

Умножим AA на BTB^T.

\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 3 & 4 \\ 5 & 18 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 2 & 5 & 1 \\ 18 & 4 & 2 \end{pmatrix}$$ Рассчитаем произведение $$A \cdot B^T$$: 1. Первая строка: $$1 \cdot 2 + 2 \cdot 18 = 2 + 36 = 38,\quad 1 \cdot 5 + 2 \cdot 4 = 5 + 8 = 13,\quad 1 \cdot 1 + 2 \cdot 2 = 1 + 4 = 5$$ 2. Вторая строка: $$3 \cdot 2 + 4 \cdot 18 = 6 + 72 = 78,\quad 3 \cdot 5 + 4 \cdot 4 = 15 + 16 = 31,\quad 3 \cdot 1 + 4 \cdot 2 = 3 + 8 = 11$$ 3. Третья строка: $$5 \cdot 2 + 18 \cdot 18 = 10 + 324 = 334,\quad 5 \cdot 5 + 18 \cdot 4 = 25 + 72 = 97,\quad 5 \cdot 1 + 18 \cdot 2 = 5 + 36 = 41$$ Таким образом: $$C = \begin{pmatrix} 38 & 13 & 5 \\ 78 & 31 & 11 \\ 334 & 97 & 41 \end{pmatrix}$$ ### Шаг 2: Обратная матрица методом Лапласа Обратная матрица $$C^{-1}$$ существует, если определитель $$\det(C) \neq 0$$. Найдём $$\det(C)$$ методом разложения по первой строке. $$\det(C) = 38 \cdot \det\begin{pmatrix} 31 & 11 \\ 97 & 41 \end{pmatrix} - 13 \cdot \det\begin{pmatrix} 78 & 11 \\ 334 & 41 \end{pmatrix} + 5 \cdot \det\begin{pmatrix} 78 & 31 \\ 334 & 97 \end{pmatrix}$$ #### Вычисление подматриц: 1. Для $$\det\begin{pmatrix} 31 & 11 \\ 97 & 41 \end{pmatrix}$$: $$\det = 31 \cdot 41 - 11 \cdot 97 = 1271 - 1067 = 204$$ 2. Для $$\det\begin{pmatrix} 78 & 11 \\ 334 & 41 \end{pmatrix}$$: $$\det = 78 \cdot 41 - 11 \cdot 334 = 3198 - 3674 = -476$$ 3. Для $$\det\begin{pmatrix} 78 & 31 \\ 334 & 97 \end{pmatrix}$$: $$\det = 78 \cdot 97 - 31 \cdot 334 = 7566 - 10354 = -2788$$ #### Итоговый определитель $$C$$: $$\det(C) = 38 \cdot 204 - 13 \cdot (-476) + 5 \cdot (-2788)$$ $$\det(C) = 7752 + 6180 - 13940 = 5376 - 13940 = -8564$$ Так как $$\det(C) \neq 0$$, обратная матрица существует. ### Шаг 3: Найдём обратную матрицу Обратная матрица вычисляется как: $$C^{-1} = \frac{1}{\det(C)} \cdot \text{Adj}(C)$$ Где $$\text{Adj}(C)$$ — присоединённая матрица. Найдём её, вычислив алгебраические дополнения для всех элементов $$C$$. Продолжить

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Matrix multiplication
Matrix transposition
Inverse matrix calculation
Determinant calculation

Formulas

C = A × B^T + ZE
C^(-1) = 1/det(C) × Adj(C)
det(C) = Σ (element × minor determinant × cofactor sign)

Theorems

Laplace expansion theorem for determinants

Suitable Grade Level

University level or advanced high school