From 4be88885d181bca3578f5f238f90affb21f29e66 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Filip Znachor Date: Fri, 30 Dec 2022 19:20:59 +0100 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?P=C5=99id=C3=A1n=C3=AD=20pozn=C3=A1mek=20k=20ma?= =?UTF-8?q?tic=C3=ADm=20v=20LAA?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- KMA LAA/2. Matice.md | 4 +- KMA LAA/5. Hodnost matice.md | 86 +++++++++++++++++++++++++++++------- 2 files changed, 71 insertions(+), 19 deletions(-) diff --git a/KMA LAA/2. Matice.md b/KMA LAA/2. Matice.md index 219e628..2f1b944 100644 --- a/KMA LAA/2. Matice.md +++ b/KMA LAA/2. Matice.md @@ -4,8 +4,8 @@ Maticí **typu m/n** nazveme soubor (tabulku) m x n prvků (čísel) $a_{ij}$ za | značení | význam | | ---------- | -------------------------- | -| ($i$, $j$) | pozice v matici | -| $a_{ij}$ | prvek na pozici ($i$, $j$) | +| $(i, j)$ | pozice v matici | +| $a_{ij}$ | prvek na pozici $(i, j)$ | | $i$ | řádkový index | | $a_{kk}$ | diagonální prvek matice | | $m/n$ | typ matice: $m$ řádků, $n$ sloupců | diff --git a/KMA LAA/5. Hodnost matice.md b/KMA LAA/5. Hodnost matice.md index 41e85b2..91c8462 100644 --- a/KMA LAA/5. Hodnost matice.md +++ b/KMA LAA/5. Hodnost matice.md @@ -1,25 +1,77 @@ # Hodnost matice - počet nenulových řádků matice -- počet lineárně nezávislých vektorů prostoru generujícího řádky (dimenzi tohoto prostoru) a zároveň počtu lineárně nezávislých vektorů generující prostor sloupcový (dimenze tohoto prostoru) -#### Dělení matic -- **Regulární matice** - - její hodnost se rovná jejímu řádu - $hod(A) = n$ - - její determinant je nenulový - $\det{A} \neq 0$ - - každou regulární matici lze řádkovými elementárními úpravami převést na jednotkovou matici - - existuje k ní inverzní matice - $\mbox{existuje } A^{-1}$ -- **Singulární matice** - - její hodnost se je menší než její řádu - $hod(A) < n$ - - její determinant je 0 - $\det{A} = 0$ - - neexistuje k ní inverzní matice - $\mbox{neexistuje } A^{-1}$ +### Řádkový a sloupcový prostor matice + +U matice A typu $m/n$ je +- lineární obal všech **řádkových vektorů** (řádků) nazýván **řádkovým prostorem** matice A; +- lineární obal všech **sloupcových vektorů** (sloupců) nazýván **sloupcovým prostorem** matice A. + +Dimenzi řádkového nebo sloupcového prostoru nazveme **řádkovou (sloupcovou) hodností** matice A a značíme ji $hod^r(A)$ resp. $hod^s(A)$. + +$$A = \begin{bmatrix} +1 & 2 & 5 \\ +-2 & 3 & -4 \\ +-1 & 5 & 1 +\end{bmatrix} \space \begin{matrix} +\leftarrow r_{1} \\ +\leftarrow r_{2} \\ +\leftarrow r_{3} +\end{matrix}$$ + +$$M = \biggl\{ \begin{bmatrix} +1 \\ +2 \\ +5 +\end{bmatrix}; \begin{bmatrix} +-2 \\ +3 \\ +-4 +\end{bmatrix}; \begin{bmatrix} +-1 \\ +5 \\ +1 +\end{bmatrix} \biggl\}$$ + +- M generuje řádkový lineárně vektorový prostor matice A. +- M je LZ, neboť $r_3^T = r_1^T + r_2^T$, tedy $dim(M) < 3$. +- Ale $\{r_1^T, r_2^T\}$ je LN a tedy báze, proto $hod^R(A) = 2$. + +Pro každou matici A platí, že +- **řádková hodnost** je rovna té **sloupcové**, takže $hod^r(A) = hod^s(A)$; +- **hodnost transponované** matice je rovna hodnosti původní matice, takže $hod(A) = hod(A^T)$. + +**Hodností matice** A nazveme hodnotu $hod^r(A)$. + +### Regulární matice + +| vlastnost | výraz | +| ----------------------------------------- | ------------------------- | +| její **hodnost** se rovná jejímu **řádu** | $hod(A) = n$ | +| má **nenulový determinant** | $\det{A} \neq 0$ | +| **existuje** k ní **inverzní matice** | $\text{existuje } A^{-1}$ | + +Každou **regulární matici** lze řádkovými elementárními úpravami převést **na jednotkovou matici**. + +### Singulární matice + +| vlastnost | výraz | +| ------------------------------------------ | --------------------------- | +| její **hodnost** je **menší než její řád** | $hod(A) < n$ | +| má **nulový determinant** | $\det{A} = 0$ | +| **neexistuje** k ní **inverzní matice** | $\text{neexistuje } A^{-1}$ | ### Určení hodnosti pomocí determinantu -- determinant trojúhelníkové matice je roven součinu prvků na hlavní diagonále -- determinant libovolné čtvercové podmatice řádu m se nazývá **minořem řádu** m matice A -- nechť A je matice => hod(A) = m právě tehdy, když v A existuje nenulový minor řádu m a zároveň každý minor řádu většího než m je nulový +Determinant **trojúhelníkové matice** je roven **součinu prvků na hlavní diagonále**. -- nechť A je čtvercová řádu n => **hod(A) = n**, **pokud det(A) se nerová 0** - - DK: podle předchozí věty je hod(A) = n <=> v A existuje nenulový minor řádu n - - víme, že jedinému minoru řádu n odpovídá celá matice A => **hod(A) = n** <=> **det(A) se nerovná 0** \ No newline at end of file +Determinant libovolné **čtvercové podmatice** řádu $m$ se nazývá **minořem řádu** $m$ matice A. + +Nechť A je matice. Potom je $hod(A) = m$ právě tehdy, +- když v A existuje **nenulový minor řádu** $m$ +- a zároveň každý **minor řádu většího než** $m$ **je nulový**. + +Nechť A je čtvercová řádu $n$. Potom $hod(A) = n$, **pokud se $\det(A)$ nerová 0** +- **DK**: Podle předchozí věty je $hod(A) = n \iff$ v A existuje nenulový minor řádu $n$. +- Víme, že jedinému minoru řádu $n$ odpovídá celá matice A, tedy $hod(A) = n \iff \det(A)$ **se nerovná 0**. \ No newline at end of file