5,8K подписчиков

Интересная задача про матричное уравнение

378 прочитали

В этой заметке я хотел бы затронуть линейную алгебру. Вчера в чате репетиторов по математике выложили вопрос с интересной задачкой по матричной алгебре. Оригинальное условие было на английском языке, поэтому именно с него начнем:

Задача

Let A, B, X ∈ ℝⁿ×ⁿ be matrices such that det(B) = det(A) - 1 and 3•A² • X = X•B Determine det(X)

А теперь примерный перевод:

В этой заметке я хотел бы затронуть линейную алгебру. Вчера в чате репетиторов по математике выложили вопрос с интересной задачкой по матричной алгебре.

Итак, заданы три матрицы A, B, X из множества действительных матриц размерностью nxn. Далее задано соотношение между определителями матриц A и B: det(B) = det(A) - 1. И еще линейное уравнение.

Линейное уравнение может внести путаницу в задачу. На самом деле нет необходимости пытаться его решить, чтобы изначально найти матрицу X. Тем более, в общем виде таких матриц может быть много.

Заметьте, что при решении линейных уравнений, записанных в матричном виде, мы не имеем право просто так переставлять множители. Потому что в общем случае произведение матриц не коммутативная операция (!).

Суть этой задачи заключается в том, чтобы воспользоваться свойствами определителей.

Правило 1: Определитель произведения двух матриц равен произведению определителей матрицы:

В этой заметке я хотел бы затронуть линейную алгебру. Вчера в чате репетиторов по математике выложили вопрос с интересной задачкой по матричной алгебре.-2

Правило 2: Если матрицу умножаем на число, то умножаются все элементы этой матрицы:

В этой заметке я хотел бы затронуть линейную алгебру. Вчера в чате репетиторов по математике выложили вопрос с интересной задачкой по матричной алгебре.-3

Правило 3: Если какую-либо строку или столбец матрицы умножить на одно и то же число, то λ, то определитель новой матрицы будет равен λ•det(A). Соответственно, если все строки умножить на одно и то же число, то перед определителем добавится коэффициент λⁿ, где n - размерность матрицы.

Это всё, что необходимо вспомнить из свойств матриц.

А ещё понадобится вспомнить тот факт, что показательная функция всегда положительное число, большее нуля.

Собрав все эти данные в кучу, получим:

Решение:

В этой заметке я хотел бы затронуть линейную алгебру. Вчера в чате репетиторов по математике выложили вопрос с интересной задачкой по матричной алгебре.-4

Понравился разбор задачи ? Поставьте лайк, подпишитесь на канал! Вам не сложно, а мне очень приятно :)

Если Вам нужен репетитор по физике, математике или информатике/программированию, Вы можете написать мне или в мою группу Репетитор IT mentor в VK
Библиотека с книгами для физиков, математиков и программистов
Репетитор IT mentor в Instagram
Репетитор IT mentor в telegram