matriz inversa - tecย ยท matriz inversa โข para toda matriz cuadrada ๐จ๐จcuyo determinante es...
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Matriz Inversa
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โข Matriz Inversaโข Operaciones Elementales de Renglรณn (o Columna)โข Matriz Inversa a partir de Operaciones Elementales de Renglรณnโข Fรณrmulas Recursivas para la Inversiรณn de Matrices
Matriz Inversa
โข Para toda matriz cuadrada ๐จ๐จ cuyo determinante es diferente de cero, existe una matriz llamada inversa de A, denotada por ๐จ๐จโ๐๐ tal que:
๐จ๐จ๐จ๐จโ๐๐ = ๐จ๐จโ๐๐๐จ๐จ = ๐ฐ๐ฐ
donde ๐ฐ๐ฐ es la matriz identidad (matriz diagonal con ๐๐11 = 1).
Matriz Inversa
โข Matriz Singular. Es aquella cuyo determinante es igual a cero โข Matriz No Singular. Es aquella cuyo determinante es diferente de cero. โข Una matriz singular no tiene inversa. โข La matriz inversa se puede representar de la siguiente manera:
๐จ๐จโ1 =1๐จ๐จ๐ด๐ด๐ด๐ด๐ด๐ด(๐จ๐จ)
donde:๐จ๐จ es la determinante de la matriz ๐จ๐จ๐ด๐ด๐ด๐ด๐ด๐ด(๐จ๐จ) es la adjunta de la matriz ๐จ๐จ
Matriz Inversa
โข La Adjunta es la matriz transpuesta de los cofactores de A.โข Ejemplo, usando una matriz 3 x 3:
๐จ๐จ =๐๐11 ๐๐12 ๐๐13๐๐21 ๐๐22 ๐๐23๐๐31 ๐๐32 ๐๐33
โ ๐จ๐จ๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐ =๐ด๐ด11 ๐ด๐ด12 ๐ด๐ด13๐ด๐ด21 ๐ด๐ด22 ๐ด๐ด23๐ด๐ด31 ๐ด๐ด32 ๐ด๐ด33
โด ๐ด๐ด๐ด๐ด๐ด๐ด ๐จ๐จ = ๐จ๐จ๐๐๐๐๐๐๐๐ =๐ด๐ด11 ๐ด๐ด21 ๐ด๐ด31๐ด๐ด12 ๐ด๐ด22 ๐ด๐ด32๐ด๐ด13 ๐ด๐ด23 ๐ด๐ด33
donde los cofactores se obtienen de: ๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐ = (โ1)๐๐+๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐ด๐ด11 = ๐๐22๐๐33 โ ๐๐32๐๐23; ๐ด๐ด12 = โ๐๐21๐๐33 + ๐๐31๐๐23; ๐ด๐ด13= ๐๐21๐๐32 โ ๐๐31๐๐22;
๐ด๐ด21 = โ๐๐12๐๐33 + ๐๐32๐๐13; ๐ด๐ด12 = ๐๐11๐๐33 โ ๐๐31๐๐13; ๐ด๐ด23= โ๐๐11๐๐32 + ๐๐31๐๐12;๐ด๐ด31 = ๐๐12๐๐23 โ ๐๐22๐๐13; ๐ด๐ด32 = โ๐๐11๐๐23 + ๐๐21๐๐13; ๐ด๐ด33= ๐๐11๐๐22 โ ๐๐21๐๐12
Matriz Inversa
โข Ejemplo: Calcular la matriz inversa de ๐จ๐จ:
๐จ๐จ =2 4 30 1 โ13 5 7
Matriz Inversa
โข Soluciรณn:Primero hay que determinar si la matriz es No Singular (determinante de ๐จ๐จ diferente de cero)๐จ๐จ = 2 1 7 โ 5 โ1 โ 4[ 0 7 โ 3 โ1 + 3[ 0 5 โ 3 1 ]๐จ๐จ = 3 โ 0 โ Non-singular
Determinar los cofactores de ๐จ๐จ: ๐ด๐ด11 = 1 7 โ 5 โ1 = 12; ๐ด๐ด12 = โ0 7 + 3 โ1 = โ3; ๐ด๐ด13 = 0 5 โ 3 1 = โ3;๐ด๐ด21 = โ4 7 + 5 3 = โ13; ๐ด๐ด22 = 2 7 โ 3 3 = 5; ๐ด๐ด23 = โ2 5 + 3 4 = 2;๐ด๐ด31 = 4 โ1 โ 1 3 = โ7; ๐ด๐ด32 = โ2 โ1 + 0 3 = 2; ๐ด๐ด13 = 2 1 โ 0 4 = 2
โ ๐ด๐ด๐๐๐๐๐๐ =12 โ3 โ3โ13 5 2โ7 2 2
Matriz Inversa
โข Determinar la Adjunta (transpuesta de los cofactores de ๐จ๐จ):
โ ๐ด๐ด๐ด๐ด๐ด๐ด ๐จ๐จ = ๐จ๐จ๐๐๐๐๐๐๐๐ =12 โ13 โ7โ3 5 2โ3 2 2
โข Entonces la Matriz Inversa es:
โ ๐จ๐จโ1 =1๐จ๐จ๐ด๐ด๐ด๐ด๐ด๐ด ๐จ๐จ =
13
12 โ13 โ7โ3 5 2โ3 2 2
=
4 โ133
โ73
โ153
23
โ123
23
Operaciones Elementales de Renglรณn (o Columna)โข Matrices elementales:
a) ๐ฌ๐ฌ๐๐ ๐๐ = matriz identidad con el renglรณn ๐๐ multiplicado por el escalar ๐๐b) ๐ฌ๐ฌ๐๐๐๐ = matriz identidad con los renglones ๐๐ y ๐๐ intercambiados c) ๐ฌ๐ฌ๐๐๐๐ ๐๐ = matriz identidad con el renglรณn ๐๐ remplazado por la suma del
renglรณn ๐๐ y ๐๐ veces el renglรณn ๐๐
Operaciones Elementales de Renglรณn (o Columna)โข Ejemplo utilizando matrices elementales 3 x 3:
๐ฌ๐ฌ2 3 =1 0 00 3 00 0 1
; ๐ฌ๐ฌ23 =1 0 00 0 10 1 0
; ๐ฌ๐ฌ12 5 =1 5 00 1 00 0 1
Operaciones Elementales de Renglรณn (o Columna)โข Multiplicando las matrices elementales a la matriz ๐จ๐จ obtenemos:
a) ๐จ๐จโฒ = ๐ฌ๐ฌ๐๐ ๐๐ ๐จ๐จ = matriz ๐จ๐จ con renglรณn ๐๐ multiplicado por el escalar ๐๐b) ๐จ๐จโฒ = ๐ฌ๐ฌ๐๐๐๐๐จ๐จ = matriz ๐จ๐จ con renglones ๐๐ y ๐๐ intercambiadosc) ๐จ๐จโฒ = ๐ฌ๐ฌ๐๐๐๐ ๐๐ ๐จ๐จ = matriz ๐จ๐จ con el renglรณn ๐๐ remplazado por la suma del
renglรณn i y c veces el renglรณn ๐๐
Operaciones Elementales de Renglรณn (o Columna)โข Ejemplo usando matrices 3 x 3:
๐จ๐จ =1 3 40 2 52 3 1
๐จ๐จโฒ = ๐ฌ๐ฌ2 3 ๐จ๐จ =1 3 40 6 152 3 1
; ๐จ๐จโฒ = ๐ฌ๐ฌ23๐จ๐จ =1 3 42 3 10 2 5
;
๐จ๐จโฒ = ๐ฌ๐ฌ12 5 ๐จ๐จ =1 13 290 2 52 3 1
Matriz Inversa a partir de Operaciones Elementales de Renglรณnโข Si ๐จ๐จ es una matriz invertible de ๐๐ ร ๐๐, formar la matriz de ๐๐ ร (๐๐๐๐),
[๐จ๐จ|๐ฐ๐ฐ]. Despuรฉs realizar operaciones elementales sobre renglones hasta que las primeras ๐๐ columnas formen un matriz reducida igual a ๐ฐ๐ฐ. Las รบltimas ๐๐ columnas serรกn
๐จ๐จโ1
โข Entonces:๐จ๐จ ๐ฐ๐ฐ โ โฏ โ [๐ฐ๐ฐ|๐จ๐จโ๐๐]
โข Si una matriz ๐จ๐จ no se reduce a ๐ฐ๐ฐ, entonces no tiene inversa.
Matriz Inversa a partir de Operaciones Elementales de Renglรณnโข Ejemplo:
Encontrar la matriz inversa de ๐จ๐จ usando operaciones elementales de renglรณn.
๐ด๐ด =1 0 โ24 โ2 11 2 โ10
Matriz Inversa a partir de Operaciones Elementales de Renglรณnโข Soluciรณn:
Fรณrmulas Recursivas para la Inversiรณn de MatricesPaso 1. Normalizar el elemento ๐๐๐๐ multiplicando el renglรณn ๐๐ de la matriz
aumentada por el recรญproco del elemento ๐๐๐๐. Si el elemento ๐๐๐๐ es cero, entonces su recรญproco no estรก definido. En este caso, el renglรณn ๐๐ debe ser intercambiado por algรบn renglรณn ๐๐ el cual no tenga un elemento ๐๐๐๐ igual a cero. En la prรกctica, se reemplaza el renglรณn ๐๐ por el renglรณn ๐๐๐๐๐๐๐๐, donde ๐๐๐๐๐๐๐๐๐๐, es el elemento de mรกxima magnitud en la columna ๐๐, sobre o bajo la columna principal.
๐๐๐๐๐๐๐๐ =๐๐๐๐๐๐๐๐โ1
๐๐๐๐๐๐๐๐โ1(๐ด๐ด = 1, โฆ ,๐๐)
Paso 2. Hacer ceros los elementos de la columna ๐๐ de la matriz aumentada, reemplazando el renglรณn ๐๐ (๐๐ โ ๐๐) por la combinaciรณn mรกs adecuada del renglรณn ๐๐ y el renglรณn ๐๐.
๐๐๐๐๐๐๐๐ = ๐๐๐๐๐๐๐๐โ1 โ ๐๐๐๐๐๐๐๐โ1๐๐๐๐๐๐๐๐ (๐๐ โ ๐๐; ๐ด๐ด = 1, โฆ ,๐๐)
Fรณrmulas Recursivas para la Inversiรณn de Matricesโข Repetir el procedimiento anterior en la matriz aumentada de tal
forma que del lado izquierdo quede una matriz identidad. La matriz del lado derecho serรก la matriz inversa.
Matriz Inversa