ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ ·...

41
ระบบสมการเชิงเส้นและเมทริกซ์ อ.ภานุวัฒน์ เกียรตินฤมล 1 เจอคนเก่งจงเรียนรู้จากเขาเจอคนงี่เง่าให้เอามาสอนตัวเอง| ถ้าตั้งใจว่าทาไดแม้หินหนักก็ยังยกไหวระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น (System of Linear Equations) บทนิยาม ให้ a, b, c, d, e, f เป็นจำนวนจริงใดๆทีa, b ไม่เป็นศูนย์พร้อมกัน และ c, d ไม่เป็นศูนย์พร้อมกัน เรียก ax by e cx dy f ว่าระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร โดยทีx และ y เป็นตัวแปร คำตอบของระบบสมกำรนี ้ คือ ค่ำของ x และ y ที่ทำให้สมกำรทั ้งคู่เป็นจริง คำตอบของระบบสมกำรเชิงเส้นสองตัวแปรมี 3 คาตอบ ได้แก่ ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. ตัวอย่าง จงแก้ระบบสมกำร 2x y 3 + = 3x 2y 8 - = ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................

Upload: others

Post on 01-Sep-2019

7 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

1 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ

1. ระบบสมการเชงเสน (System of Linear Equations)

บทนยาม ให a, b, c, d, e, f เปนจ ำนวนจรงใดๆท a, b ไมเปนศนยพรอมกน และ c, d ไมเปนศนยพรอมกน

เรยก

ax by e

cx dy f วาระบบสมการเชงเสนสองตวแปร

โดยท x และ y เปนตวแปร ค ำตอบของระบบสมกำรน คอ คำของ x และ y ทท ำใหสมกำรทงคเปนจรง

ค ำตอบของระบบสมกำรเชงเสนสองตวแปรม 3 ค าตอบ ไดแก

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

ตวอยาง จงแกระบบสมกำร 2x y 3+ =

3x 2y 8- =

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 2: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

2 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

ตวอยาง จงแกระบบสมกำร 4x 2y 5

8x 4y 10

- =

- =

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

ตวอยาง จงแกระบบสมกำร

4x 2y 1

6x 3y 4

+ =

+ =

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

บทนยามระบบสมการเชงเสน n ตวแปร ระบบสมกำรเชงเสน n ตวแปร โดยท n โดยท n 2

บทนยาม ให 1 2 na , a , ..., a , b เปนจ ำนวนจรงใดๆท 1 2 na , a , ..., a ไมเปนศนยพรอมกน เรยกสมกำร 1 1 2 2 n na x a x ... a x b+ + + = วา สมการเชงเสน n ตว แปรโดยท 1 2 nx , x ,..., x เปนตวแปร

บทนยาม ระบบสมกำรเชงเสนทม 1 2 nx , x ,..., x เปนตวแปร หมำยถง ชดของสมกำรเชงเสนท ประกอบดวยสมกำรเชงเสนทม 1 2 nx , x ,..., x เปนตวแปร จ ำนวน m สมกำร โดยท m เปนจ ำนวนเตมบวกทมคำมำกกวำ 1

ค ำตอบของระบบสมกำรน คอ คำของ 1 2 nx , x ,..., x ทท ำใหสมกำรทง m สมกำรเปนจรง

ตวอยาง จงแกระบบสมกำร

Page 3: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

3 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

x y z+ + 6= 2x 2y 2z- + 4= 3x 3y 3z+ - 0=

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

แบบฝกหด 1.1

1. 2x + y = 3

3x 2y 8- =

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

2. 4x 2y 5- =

8x 4y 10- =

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 4: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

4 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

3. 4x 2y 1+ =

6x 3y 4+ =

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................. 4. 3x y 1+ =

2x 3y 8- =

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................. 5. x 2y z 1- + = -

3x y 2z 4+ - =

y z 1- = -

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 5: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

5 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

2. เมทรกซ (Matrix)

ในบำงครงเรำจะพบวำมกำรเขยนตวเลขเปนแถวหลำยๆแถว หลำยๆหลก เชน ปำย ประกำศจ ำนวนนกเรยนชนมธยมศกษำตอนปลำย แยกตำมสำขำของโรงเรยนแหงหนงเขยนดงน

ระดบชน วทย ศลป-คณต ศลปภาษา

ม.4 126 75 102

ม.5 132 61 124

ม.6 111 55 110

ถำเรำน ำตวเลขทปรำกฏในตำรำงมำเขยนใหมภำยในวงเลบ [ ] หรอ ( ) เปน

จะไดสงทในวชำคณตศำสตรเรยกวำ เมทรกซ บทนยาม เมตรกซ คอ ชดของจ ำนวน mn ตว ),( Inm ซงเขยนเรยงกน m แถว (row) n หลก

(column) ภำยในเครองหมำยวงเลบ ในรปแบบ

11 12 1na , a , ... , a แถวท 1

21 22 2na , a , ... , a แถวท 2 M

m1 m2 mna , a , ... , a แถวท n

หลกท1 หลกท2 ... หลกท n

เรยก ija วำเปนสมาชก (entry) ในแถวท i และหลกท j ของเมทรกซ หรอเรยกวำเปนสมาชกในต าแหนงท ij ของเมทรกซ เมอ },...,3,2,1{ mi และ },...,3,2,1{ nj เรยก เมทรกซทม m แถว และ n หลกวำเปน m n´ เมทรกซ (อำนวำ เอม คณ เอน เมทรกซ) และเรยก nm วำเปนมตของเมทรกซ (dimension of matrix)

ตวอยาง

51 ............................................................

Page 6: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

6 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

1

5

17

............................................................

1 6

5 2

............................................................

1 6 14

5 2 21

8 9 15

............................................................

1 6

5

............................................................

เพอควำมสะดวกในกำรกลำวถงเมทรกซ จะใชตวอกษรภาษาองกฤษตวใหญ A, B,C,K แทน

เมทรกซ และใชตวอกษรภาษาองกฤษตวเลก kcba ,,, ทมตวเลขสองตวเขยนตอไวทำงขวำในระดบต ำลงไปเลกนอยแทนสมาชกของเมทรกซ A, B,C,K ตำมล ำดบ เชน

11 12 13

21 22 23

31 32 33

, ,

, ,

, ,

a a a

A a a a

a a a

11 12

21 22

31 32

,

,

,

b b

B b b

b b

ตวเลขทเขยนไวกบตวอกษร a, b เปนตวเลขทใชบอกต ำแหนงของสมำชกของเมทรกซ โดยทตวเลขตวแรกแสดงวำสมำชกตวนนอยในแถวใด และตวเลขตวหลงแสดงวำสมำชกตวนนอยในหลกใด เชน

A = 1 6 14

5 2 21

8 9 15

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 7: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

7 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

นอกจำกเขยนเมทรกซ A และสมำชกของเมทรกซ A ในรปแบบทกลำวมำแลว เรำอำจจะเขยน

เมทรกซใหสนลง ดงน

ij m n

A a หมำยถง เมทรกซ A เปน m n เมทรกซทมสมำชกในต ำแหนงท ij เปน ija

เมอ 1,2, ,i m และ 1,2, ,j n

ตวอยาง ก ำหนดให 0 1 2 3 8

2 3 4 5 7

6 6 1 4 8

A

จงหำ(1) มตของ A (2) 12 23 35 33 14 21, , , , ,a a a a a a ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................ตวอยาง จงเขยนเมทรกซ

4 4 ijA a โดยท

1

0

1

ija

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

แบบฝกหด 1.2

1. ก ำหนดให 2 4 24

6 5 4

A จงหำ

1) มตของ A 2) 13 21 22 11 23 12, , , , ,a a a a a a .................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

เมอ i = j

เมอ i > j

เมอ i < j

Page 8: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

8 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

2. ถำ 0 4 1 0

1 6 2 5

A และ 6 3

1 2

4 0

B จงหำ

1) มตของ A และ B 2) จ ำนวนสมำชกของ A และ B 3)

11 14 22 23 21 22 31 32, , , , , , ,a a a a b b b b ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................3. ให

3 3 ijD d โดยท

2

0

2

ijd

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

4. ก ำหนดให 1 2 3 4 0 1 2 3

,3 0 5 1 1 0 5 6

A B

และ 3 4 1 0

2 0 0 1

C จงหำ

1) มตของ A, B และ C 2) 23 14 22 24a , a , a , a

3) 11 22 13 24b , b , b , b 4) 14 23 11 22c , c , c , c

5) ( )12 12 12a b c+ + 6) ( )23 14 122a 3b 5c- +

เมอ i > j เมอ i < j เมอ i = j เมอ i > j

Page 9: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

9 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

3. การเทากนของเมทรกซ

บทนยาม ให

ij m nA a และ

ij m n

B b

A เทำกบ B กตอเมอ ij ija b ส ำหรบทก 1,2, ,i m และ 1,2, ,j n และเขยน A B= แทน A เทำกบ B

นนคอ A = B กตอเมอ 1) มตของ A และ B เทำกน

2) สมำชกของ A และ B ทอยในต ำแหนงเดยวกน เทำกนทกตว

ดงนน 1. 3

6

กบ 6

3

.........................................................................................................

2. 1 3 กบ 1

3

.....................................................................................................

3. 16 กบ 1 6 .......................................................................................................

4. 1 0

1 0

กบ 0 6

3 1

................................................................................................

Page 10: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

10 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

ตวอยาง จงพจำรณำวำเมทรกซ A กบ B ทก ำหนดใหเทำกนหรอไม เพรำะเหตใด

ถำ 2 3 0

4 1 2

A และ

6

3 5 53

42 2 2

4

B

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

ตวอยาง ถำ 1 5 1

2 0 2

x

y แลวจงหำคำ x และ y

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................. ตวอยาง จงหำคำ x และ y ทท ำใหเมทรกซตอไปนเทำกนเปนจรง

1. 2 4

3 2

x y

x y

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

แบบฝกหด 1.3

1. จงหำคำ x และ y ทท ำให 1 3 5 1

0 5 0 5

x y

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 11: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

11 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

2.

01x

34

=

y5

34

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

3.

50

31x

=

50

1-y5

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

4. 1

3 8

x y

x y

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

5.

1

1

2

2

yx

yx

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 12: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

12 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

4. ชนดของเมทรกซ

ท ชอ นยาม ตวอยาง 1

เมทรกซแถว (Row matrix)

เมทรกซทมมต 1 n´ (เมทรกซซงมเพยง 1 แถว)

2

เมทรกซหลก (Column matrix)

เมทรกซทมมต n 1´ (เมทรกซซงมเพยง 1 หลก)

3 เมทรกซศนย (Zero matrix)

เมทรกซทมสมำชกทกตวเปนศนย

4 เมทรกซจตรส (Square matrix)

เมทรกซทมจ ำนวนแถวเทำกบจ ำนวนหลก

5 เมทรกซเฉยง (Diagonal matrix)

เมทรกซจตรสทมสมำชกใน เสนทแยงมมหลก เปนจ ำนวนจรงใด ๆ และสมำชกทเหลอเปนศนย

6 เมทรกซหนงหนวยหรอ เมทรกซเอกลกษณ (unit matrix, Identity matrix)

เมทรกซจตรสทมสมำชกใน เสนทแยงมมหลก เปนเลข 1 และสมำชกทเหลอเปนศนย

7 เมทรกซสมมำตร (Symmetric matrix)

เมทรกซจตรสทมคณสมบต

ij jia a

8 เมทรกซเสมอนสมมำตร (Skew Symmetric matrix)

เมทรกซจตรสทมสมำชกใน เสนทแยงมมหลกเปนเลข 0 และมคณสมบต ij jia a

9 เมทรกซสำมเหลยม (Triangle matrix)

เมทรกซจตรสทมสมำชกทอยดำนบนหรอดำนลำงของแนวเสนทแยงมมหลกเปนศนยทงหมด

Page 13: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

13 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

ท ชอ นยาม ตวอยาง 10 เมทรกซสเกลำร

(scalar matrix) เมทรกซทมสมำชกใน เสนทแยงมมหลกมคำเทำกนทกตว สมำชกทเหลอเปนศนย

แบบฝกหด 1.4

ก ำหนดเมทรกซตอไปน

A 0 ,

B 0 0 ,

C 1 1 1 ,

0D

0,

1 0E

0 1

,

0 1 1F

0 1 0,

0

G 0

0

,

1 0

H 0 1

0 1

, 3I I , 1 1 12 3 4

0 1 2

J

1 1 0

,

0 0 0 0

0 0 0 0K

0 0 0 0

0 0 0 0

, 1 0 0

L 0 1 0

0 0 1

,

3 1053

2 3 54 9 20

22

0

M

1 0

1) จงหำมตของเมทรกซทก ำหนดให ..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

2) เมทรกซทก ำหนดใหเมทรกซใดบำงทเปนเมทรกซแถว

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

3) เมทรกซทก ำหนดใหเมทรกซใดบำงทเปนเมทรกซหลก ..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

4) เมทรกซทก ำหนดใหเมทรกซใดบำงทเปนเมทรกซจตรส

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

5) เมทรกซทก ำหนดใหเมทรกซใดบำงทเปนเมทรกซศนย ..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

Page 14: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

14 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

5. การบวกเมทรกซและการลบเมทรกซ บทนยาม ให

ij m n

A a และ

ij m nB b

เมทรกซ A บวกกบเมทรกซ B คอเมทรกซ

ij m nc เมอ ij ij ijc a b

ส ำหรบทก 1,2, ,i m และ 1,2, ,j n เขยนแทน A บวกกบ B ดวย A B+

ตวอยาง ก ำหนดให

0 1 3

2 0 4

A 1 0 1

5 0 2

B

1 0 1

3 2 4

5 3 0

C 7 1 1

2 4 0

1 2 4

D

จงหำ 1. A 2B+ 2. C D+

3. A D+ ................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. ตวอยาง ก ำหนดให

3 1 4 1 2 4,

2 5 0 1 1 2

A B และ

2 5 5

1 4 4

C

จงหำ (1) A B- (2) B C- (3) ( )A B C- -

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 15: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

15 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

สรปการบวก ลบเมทรกซ

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

แบบฝกหด 1.5

1. จงพจำรณำวำเมทรกซทก ำหนดใหบวกหรอลบกนไดหรอไม

3 2 1 3

1 ,0 5 6 2

A B

5 2 1 4 2 6

3 0 4 3 , 0 1 2

5 5 2 4 0 6

A B

3 5 0 0

2 ,2 0 0 0

A B

1 33 2 5

4 , 2 22 3 4

4 4

A B

................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................

2. ก ำหนดให 1 2 2 2

,3 1 1 2

A B และ

1 0

0 1

C จงหำค ำตอบในแตละขอตอไปน

2.1 A B+

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................. 2.2 A B-

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................. 2.3 (A B) C+ +

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 16: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

16 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

.................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................. 2.4 A (B C)- -

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................. 2.5 (A B) C- -

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................. 2.6 (A B) C+ -

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................. 2.7 A (B C)- +

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 17: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

17 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

6. การคณเมทรกซดวยสเกลาร บทนยาม ให

ij m n

A a และ c เปนคำคงตว

ผลคณของ c กบเมทรกซ A คอ เมทรกซ

ij m nb เมอ ij ijb ca ส ำหรบทก

1,2, ,i m และ 1,2, ,j n เขยนแทนผลคณของ c กบเมทรกซ A ดวย cA

ตวอยาง จงหำเมทรกซของผลลพธตอไปน

1.1 2 3

5 3 1 4

0 5 2

2. 4 6 81

10 12 42

3. 3 1 4 5 7 4.

1

2

2 7

3 3

4

5

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

เมทรกซทมมต m n และสมำชกทกต ำแหนงเปน 0 เรยกวำ เมทรกซศนย จะแทนดวย 0 m n หรอ 0

Page 18: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

18 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

7. การคณเมทรกซดวยเมทรกซ หลกการคณ

หมายเหต 1. ผลคณ AB จะคณกนไดกตอเมอ จ านวนหลกของตวตง (A) = จ านวนแถวของตวคณ (B)

2. ผลคณ AB ทเกดขน จะมจ ำนวนแถวเทำกบจ ำนวนแถวของ A และมจ ำนวน หลก เทำกบจ ำนวนหลกของ B นนคอ

m n n k m k

ตวอยาง ก ำหนดให 3 4

,1 0

A

1 0 7,

2 3 5

B 1

2

3

C

จงหำ , , ,AB BC A BC AB C ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................

ตวอยาง ก ำหนดให 1 1

,1 1

A

2 1,

1 2

B 1 0

0 1

I

จงหำ AB, BA, AI

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

11 12 1k11 12 1n 11 12 1k

21 22 2n 21 22 2k21 22 2k

m1 m2 mn m1 m2 mkn1 n2 nk

b b ba a a c c c

a a a c c ab b bAB

a a a c c ab b b

มตของ AB มตของ B มตของ A

Page 19: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

19 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

.................................................................................................................................................................................

ตวอยาง ก ำหนดให 1 1

2 3

A จงหำ 2 ,A 3A

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

แบบฝกหด 1.6

1. จงหำผลคณตอไปน ถำหำไมไดใหบอกดวยวำเพรำะเหตใด

2 1

(1) 5 43 0

1 2

1 3 1 2 2 1(2)

0 1 2 1 3 2

1 2

4

(3) 1 3 5 8

0

1 2 3 1 0

(4)1 0 1 2 0

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

2. ก ำหนดให 1 1

1 2 1, 2 2

0 1 30 1

A B จงหำ AB และ BA

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 20: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

20 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

3. ให 3 5 1 0 0 0

, , 00 2 0 1 0 0

A I จงหำ

(1) AI และ IA ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................

(2) A0 และ 0A ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................

(3) 2 3 4I , I , I ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. (4) 2A ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................

(5) I0 ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................

Page 21: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

21 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

(6) 2A I ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................

4. ให 3 0 0

A 0 3 0

0 0 3

และ 1 0 0

B 0 2 0

0 0 3

จงหำคำของ 2 3 2 2A , B , A B, B A

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

สมบตของเมทรกซ

เรำสำมำรถแสดงไดวำ ส ำหรบ A, B, C, 0 ทมมต m n มสมบตตอไปน

ก ำหนดให เมทรกซ A , B และ C เปนเมทรกซมต m n มสมบตดงน 1. สมบตปดของการบวก

A B+ เปนเมทรกซมต m n 2. สมบตการสลบทของการบวก

A B B A+ = + 3. สมบตการเปลยนกลมของการบวก

( ) ( )A B C A B C+ + = + + 4. สมบตการมเอกลกษณของการบวก

มเมทรกซ 0 ซงท ำให A 0 A 0 A+ = = + 5. สมบตการมอนเวอรสของการบวก

ม A- ทท ำให ( ) ( )A A 0 A A+ - = = - + เรยก 0 วำเปนเมทรกซเอกลกษณของการบวก เรยก A- วำเปนตวผกผนการบวกของ A

Page 22: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

22 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

6. ( )c A B cA cB+ = + เมอ c เปนคำคงตว

7. ( )c d A cA dA+ = + เมอ c, d เปนคำคงตว

8. ( ) ( )cd A c dA= เมอ c, d เปนคำคงตว

9. 1A A , 0A 0= =

8. เมทรกซสลบเปลยน หรอ ทรานสโพส (Transpose)

บทนยาม ให

ij m nA A ถำ

ij n m

B b มสมบตวำ ij jib a ทก 1,2, ,i n

และ 1,2, ,j m และเรยก B วำเปนเมทรกซสลบเปลยนของ A และแทนดวย tA

ตวอยาง ก ำหนดใหA 1 7

4 5

, B 5 7 3

2 5 9

และ C

3 1 2

6 1 8

3 4 1

จงหำ t tA , B และ tC

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

สมบตของเมทรกซสลบเปลยน (ส าคญมากกกกกกกกกกกกกกกกกก!!!!) ก ำหนด A, B, C เปนเมทรกซ k เปนจ ำนวนจรงใดๆ จะได 1.

ttA A

2. ถำ A B หำได t t tA B A B

3. ถำ A B หำได t t tA B A B

4. t tkA kA

5. ถำ AB หำได t t tAB B A

6. t tA A

7. A เปนเมทรกซจตรส และ n I จะได n tt nA A

Page 23: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

23 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

ตวอยาง ก ำหนดให 1 2 2 3 0 2,

1 1 0 4 1 0

A B และ1 4

2 3

0 3

C

จงหำ (1) ( )t

A B+ ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. (2)

tAC

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................. (3) t( 2)B ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. (4)

tA B C

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

ตวอยาง ก ำหนด A 1 3 4

,4 0 3

B

1 2

2 1

จงหำ ,t tA B

tBA

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 24: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

24 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

แบบฝกหด 1.7

1. ก ำหนดให A 1 1,

2 3

B = 4 1

2 2

จงหำเมทรกซในแตละขอตอไปน

1) tB 2) -2 tA 3) 4 tA 4)

t tA B+ 5) t(A B)+ 6) 3

tA B+

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

2. ก ำหนดให 1 2 2 3 0 2

A , B1 1 0 4 1 0

และ 1 4

C 2 3

0 3

จงหำ 1.1 tA 1.2 ttA 1.3

tttA 1.4 t tB C 1.5 tt

2B 3A

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 25: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

25 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

9. ดเทอรมแนนต (Determinemt)

คอ ฟงกชนทมโดเมนเปนเซตของเมตรกซจตรส เรนจเปนเซตของจ ำนวนเชงซอน และดเทอรมแนนตเปน

ฟงกชนแบบ many to one

สญลกษณ ถำ A เปนเมตรกซจตรสทมขนำด n x n ดเทอรมแนนตของ A เขยนแทนดวยสญลกษณ det A หรอ

|A|

เมตรกซขนาด 1 x 1

ถำ A = [a] จะไดวำ det A = |a| = a

ตวอยาง 1. A = [3] จะได det A = 3

2. B = [0] จะได det B = .......

3. C = [-2] จะได det C = .......

เมตรกซขนาด 2 x 2

ก ำหนดให

dc

baA จะได det A = ad – bc

ตวอยาง จงหา det

1.

21

31A

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 26: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

26 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

2.

24

51B

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

3. 2 1

C4 2

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

เมตรกซขนาด 3 x 3

ก ำหนดให

ihg

fed

cba

A

จะไดวำ hg

ed

ba

ihg

fed

cba

A det idbhfageccdhbfgaei

ตวอยาง จงหา det

1.

987

654

321

A

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 27: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

27 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

2.

2 0 1

B 1 2 3

1 4 0

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

แบบฝกหด 1.8

1. จงหำดเทอรมนนตของเมทรกซทก ำหนดใหตอไปน

1.1 B 2 1.2 5 0

C2 3

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

1.3

4 1F

2 5

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

1.4 2 3 4

E 0 5 7

1 6 5

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

1.5

1 2 3

H 2 1 2

1 2 3

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 28: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

28 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

เมตรกซขนาด n x n กอนอน ตองรเรองนกอน....

Minor (Mij) คอ det ของเลขทเหลอจำกกำรตดแถวท i และหลกท j ทง

Cofactor(Cij) คอ Minor คดเครองหมำย

132

211

402

A , Minor ของเลข 1 คอ M11 = ……………………………

Cofactor ของเลข 1 คอ C11 = ……………………………..

Minor ของเลข 2 คอ M23 = ……………………………..

Cofactor ของเลข 2 คอ C23 = ……………………………...

การหา det

1. เลอกแถวหรอหลกมำ 1 แถว หรอ 1 หลก (อะไรกได..ตำมใจฉน) 2. หำ Cofactor ของสมำชกแตละตวในแถวหรอหลกทเลอกมำ 3. เอำสมำชกในต ำแหนงนน คณกบ Cofactor ของสมำชกทคดมำจำก 2. แลวจบบวกกน ผลทไดคอ det ท

ตองกำร นนคอ

i1 i1 i2 i2 in indet A a C A a C A a C A (คดแถวใดแถวหนงเปนหลกในกำรกระจำยโคแฟกเตอร)

หรอ 1j 1j 2j 2j nj njdet A a C A a C A a C A

(คดหลกใดหลกหนงเปนหลกในกำรกระจำยโคแฟกเตอร) ตวอยาง

1.

132

211

402

A จงหำคำของ det A

Page 29: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

29 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

2.

0321

1010

2031

2006

B จงหำคำ det B

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

แบบฝกหด 1.9

1. จงหำไมเนอรและโคแฟกเตอรของสมำชกทกตวของเมทรกซ

1 2 1

3 1 5

1 6 3

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 30: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

30 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

2. จงหำดเทอรมนนตของเมทรกซทก ำหนดใหตอไปน

2.1)

1 2 1

W 3 1 5

1 6 3

2.2)

1 3 2 0

1 1 2 1B

3 1 2 4

1 2 3 2

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

10. อนเวอรสการคณของเมตรกซ

เรองหนกสมอง แตตองร...

A เปน Singular Matrix (เมตรกซเอกฐำน) เมอ A ไมสำมำรถหำ A-1 ได (detA 0)

A เปน Non-Singular Matrix (เมตรกซไมเอกฐำน) เมอ A ไมสำมำรถหำ A-1 ได (detA ≠ 0)

Page 31: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

31 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

เมตรกซขนาด 1 x 1

ถา A = [a] จะได 0;11

a

aA

ตวอยาง 1. A = [3] จะได 1A …………………………………..

2.

5

2B จะได 1B …………………………………..

3. C 5 จะได 1C …………………………………..

เมตรกซขนาด 2 x 2

ก ำหนดให

dc

baA จะได 0det;

det

11

A

ac

bd

AA

ตวอยาง จงหำอนเวอรสกำรคณของ

1. 1 3

A1 2

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

2. 3 1

B6 2

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

Page 32: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

32 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

เมตรกซขนาด n x n

บทนยาม t

ijadj A [C (A)]

และ t1

ij

1 1A adjA C (A)

detA detA เมอ det A 0

ตวอยาง

1.

132

211

402

A จงหำคำของ A-1

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

2.

2 0 1

B 1 2 3

1 4 0

จงหำคำของ B-1

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 33: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

33 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

แบบฝกหด 1.10

จงหำวำเมทรกซตอไปนมอนเวอรสกำรคณหรอไม ถำมจงหำอนเวอรสกำรคณของเมทรกซนน

1.1)

2 5A 5

12

1.2) 3 1

B4 2

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

1.3) 1 3

M2 5

1.4)

1 1 2

T 1 3 2

1 3 1

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

1.5)

1 3 7

C 2 3 5

1 4 2

1.6)

1 2 3

D 2 3 4

1 2 1

Page 34: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

34 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

11. คณสมบตของดเทอรมแนนต

คณสมบตทส าคญ (มากกกกกกกกกกก++) ของดเทอรมแนนต

1. det(AB) = detA.detB

2. det(A-1) = 0det;det

1A

A

3. det(At) = det A 4. det(kA) = kndetA ; n คอ มตของเมตรกซ A 5. det(An) = (det A)n 6. ถำ A = B แลว det A = det B

ตวอยาง ถำ A และ B เปนเมทรกซมต 2 2 โดย det A 3 และ det B 2 จงหำ

(1) det AB (2) 2det A

(3) tdet 5B .................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 35: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

35 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

ตวอยาง ถำ 1 1

A3 1

แลว 3 t tdet( 2A A (A A )) เทำกบเทำใด (รบตรง ม.อ.)

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

แบบฝกหด 1.11

1. ถำ A และ B เปนเมทรกซมต 2 2 โดย 2)det( A และ 5)det( A จงหำ

1.1 )det(AB

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

1.2 )det( 2B

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

1.3 )2det( tA

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

1.4 )5det( tt BA

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

1.4 )3det( 3 tBBA

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 36: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

36 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

12. การใชเมตรกซแกระบบสมการเชงเสน

การหาค าตอบของระบบสมการเชงเสน

1. วธกำรก ำจดตวแปร (แบบทเรำคนเคย) 2. ใชอนเวอรสกำรคณของเมตรกซ 3. ใชดเทอรมแนนต หรอกฎของเครเมอร (Cramer’s rule) 4. วธกำรก ำจดตวแปรของเกำสและจอรแดน (Gauss-Jordan Elimination)

ระบบสมการเชงเสนในรปเมตรกซ

ถำมระบบสมกำรเชงเสน m ตวแปร n สมกำร ดงน

mnmnmm

nn

nn

bxaxaxa

bxaxaxa

bxaxaxa

2211

22222121

11212111

เขยนใหอยในรปสมกำรเมตรกซไดดงน

mnmnmm

n

n

b

b

b

x

x

x

aaa

aaa

aaa

2

1

2

1

21

22221

11211

หรอ AX = B

วธท 2 การใชอนเวอรสการคณของเมตรกซ

AX = B จะได X = A-1B

1. เขยนระบบสมกำรใหอยในรป AX =B 2. หำ A-1 3. ไดค ำตอบเปน X = A-1B

หมายเหต ถำ 0det A จะไดวำระบบสมกำรเชงเสนมค ำตอบเดยว

ถำ 0det A จะไดวำระบบสมกำรเชงเสนมค ำตอบหลำยชด หรอ ไมมค ำตอบ

Page 37: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

37 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

ตวอยาง จงแกระบบสมกำร

x + 2y = 5

2x + 3y = 8

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

วธท 3 การใชดเทอรมแนนต หรอกฎของเครเมอร

1. เขยนระบบสมกำรใหอยในรป AX =B เมอ

nx

x

x

X2

1

2. จะไดค ำตอบเปนดงน

A

Ax

A

Ax

A

Ax

n

ndet

det

det

det

det

det

22

11

ตวอยาง จงหำคำ x และ y จำกก ำหนด

x + 2y = 5

2x + 3y = 8.

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 38: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

38 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

ตวอยาง จงแกระบบสมกำร

2x + y + 2z = 3

x + y – z = 2

1

3x + 2y - 2z = -2

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

แบบฝกหดท 1.12

จงแกระบบสมการเชงเสนตอไปนโดยใชเมทรกซ

1. 2x 3y 7

x 2y 4

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 39: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

39 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

.................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................

2. y x 4

2x 3y 22 .................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

3. x y z 6

x y z 2

x y z 0

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

Page 40: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

40 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…

ตารางการสงงานเรองความนาจะเปน

วน/เดอน/ป งำน ลำยเซนผปกครอง ลำยเซนคร แบบฝกหดท 1.1 แบบฝกหดท 1.2 แบบฝกหดท 1.3 แบบฝกหดท 1.4 แบบฝกหดท 1.5 แบบฝกหดท 1.6 แบบฝกหดท 1.7 แบบฝกหดท 1.8 แบบฝกหดท 1.9 แบบฝกหดท 1.10 แบบฝกหดท 1.11 แบบฝกหดท 1.12

ประโยชนของการตรงตอเวลา 1.ท ำใหเรำมนสยขยนขนแขงเอำกำรเอำงำนอยำงจรงจง

2.ฝกใหเรำเปนคนกระตอรอรนมชวตชวำ 3.ท ำใหเรำมควำมซอตรงตอตวเองรกษำเกยรตยศของตนเอง

4.ท ำใหเรำท ำงำนไดสะดวกรวดเรวเรยบรอยและมผลด 5.หนำทกำรงำนประสบควำมส ำเรจชวตกำวหนำ

6.สำมำรถก ำหนดกจกรรมตำงๆ ทเรำจะกระท ำไดในแตละวนท ำใหชวตมระเบยบและมวนยกบตนเอง 7.เปนทเชอถอและไวใจของคน

Page 41: ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ · ระบบสมการเชิงเส้น และเมทริกซ์ 1. ระบบสมการเชิงเส้น

ระบบสมการเชงเสนและเมทรกซ อ.ภานวฒน เกยรตนฤมล

41 เจอคนเกง…จงเรยนรจากเขา…เจอคนงเงา…ใหเอามาสอนตวเอง…| | ถาตงใจวาท าได…แมหนหนกกยงยกไหว…