7.3.14-tеоrеmа.
Kvаdrаt mаtritsаlаr ko’pаytmаsining dеtеrminаnti bеrilgаn
mаtritsаlаr dеtеrminаntlаri ko’pаytmаsigа tеng.
Faqatgina nomdosh matrisalarni qo’shish va ayirish mumkin.
P
sonlar maydoni ustida
qurilgan ikkita nomdosh matrisalar berilgan bo’lsin.
mn
m
m
n
n
mn
m
m
n
n
b
b
b
b
b
b
b
b
b
B
a
a
a
a
a
a
a
a
a
A
...
.
...
.
.
...
...
,
...
.
...
.
.
...
...
2
1
2
22
21
1
12
11
2
1
2
22
21
1
12
11
B
A
matrisa quyidagicha aniqlanadi;
96
mn
mn
m
m
m
m
n
n
n
n
b
a
b
a
b
a
b
a
b
a
b
a
b
a
b
a
b
a
B
A
...
.
...
.
.
...
...
2
2
1
1
2
2
22
22
21
21
1
1
12
12
11
11
Matrisalarni qo’shish kommutativ va assosiativ
A+B=B+A, (A+B)+C=A+(B+C).
Hamma elementlari nollardan iborat matrisa
nol matrisa
deyiladi va u 0 orqali
belgilanadi.
Matrisani songa ko’paytirish, uning hamma elementlarini shu songa ko’paytirish
orqali aniqlanadi;
mn
m
m
n
n
a
a
a
a
a
a
a
a
a
A
...
.
...
.
.
...
...
2
1
2
22
21
1
12
11
.
1
bo’lganda hosil bo’lgan
–A
matrisa berilgan matrisaga qarama-qarshi matrisa
deyiladi.
Natija.
Nomdosh matrisalar to’plami additiv gruppa bo’ladi.
Faqatgina
n
m
tartibli matrisani
k
n
tartibli matrisaga ko’paytirish mumkin,
boshqacha aytganda birinchi matrisa ustunlari soni ikkinchi matrisa satrlari soniga
teng bo’lsa bunday matrisalarni ko’paytirish mumkin, u holda,
n
m
tartibli matrisa
hosil bo’ladi.
Matrisalarni ko’paytirish satrni ustunga vektorlarni skalyar ko’paytirish amali
yordamida bajariladi. Hususiy holda, kvadrat matrisalarni ko’paytirish ularning turlari
bir xilda bo’lishi lozim. Ikkitadan ortiq matrisalarni ham ko’paytirish mumkin;
k
m
p
k
k
m
p
k
k
n
n
m
X
C
D
C
B
A
)
(
Teorema.
Uchta A,B,C matrisalar uchun AB ba BC ko’paytmalar aniqlangan
bo’lsa, u holda (AB)C=A(BC) tenglik bajariladi.
97
Isboti.
A,B,C
matrisalar mos ravishda
(m,n), (n,k), (k,p)
turli matrisalar bo’lsin.
U holda bu matrisalarni ko’paytirish mumkin va
(AB)C
va
A(BC)
matrisalarning har
ikkalasi ham
(m,k)
turli matrisa bo’ladi.
Endi
(AB)C=A(BC)
tenglikning bajarilishini, ya’ni
(AB)
C va A
(BC)
matrisalarning umumiy
ij
u
va
ij
v
elementlarning o’zaro tengligini isbotlaymiz.
Haqiqatdan,
AB
ning umumiy elementi
n
i
i
i
k
m
i
b
a
d
1
)
,
1
,
,
1
(
(1)
va
BC
ning umumiy elementi
k
j
i
ij
p
j
c
b
d
1
)
,
1
(
(2)
bo’ladi. (1) va (2) larga ko’ra,
(AB)
C va A
(BC)
larning umumiy elementlari mos
ravishda
k
k
n
j
i
j
i
ij
c
b
a
c
b
u
1
1
1
,
n
k
n
j
i
j
i
ij
c
b
a
d
a
v
1
1
1
,
bo’ladi. Demak,
(AB)C=A(BC).
Natija.
Turlari bir xil bo’lgan kvadrat matrisalar to’plami ko’paytirish amaliga
nisbatan yarim gruppa bo’ladi.
Matrisalarni ko’paytirish kommutativ emas, ya’ni
BA
AB
.
n
-tartibli kvadrat matrisaning bosh diagonali elementlari 1 lardan va qolgan hamma
elementlari 0 lardan iborat ushbu
1
...
0
0
.
...
.
.
0
...
1
0
0
...
0
1
ko’rinishidagi matrisa
birlik matrisa
deyiladi va u
E
orqali belgilanadi.
98
n
-tartibli istalgan
A
kvadrat matrisa uchun
AE=EA=A
ekanligi ma’lum.
Ta’rif.
Birlik matrisadan elementar almashtirishlar natijasida hosil bo’lgan
matrisa
elementar matrisa
deyiladi.
A
matrisaning satrlari
m
ta
n
o’lchovli gorizontal
)
....,
,
,
(
1
12
11
1
n
a
a
a
a
)
....,
,
,
(
2
22
21
2
n
a
a
a
a
(3)
………………..
)
....,
,
,
(
2
1
mn
m
m
m
a
a
a
a
vektorlardan, ustunlari esa
n
ta
m
o’lchovli vertikal
)
....,
,
,
(
1
21
11
1
m
a
a
a
a
)
....,
,
,
(
2
22
12
2
m
a
a
a
a
(4)
…………………..
)
....,
,
,
(
2
1
mn
n
n
n
a
a
a
a
vektorlardan iborat bo’ladi.
Matrisa rangi.
Ta’rif:
Gorizontal vektorlar sistemasining rangi matrisaning
satrlari rangi
, vertikal
vektorlar sistemasining rangi matrisaning
ustuniy rangi
deb ataladi.
Matrisa rangini aniqlash uchun matrisada elementar almashtirishlar tushunchasi
muhim ahamiyat kasb etadi.
Ta’rif:
Matrisada elementar almashtirishlar
deb quyidagi almashtirishlarga aytiladi:
1) ikkita satr (ustun) ning o’rinlarini almashtirish;
2) satr (ustun) elementlarini noldan farqli songa ko’paytirish;
3) satr (ustun) elementlarini noldan farqli istalgan songa ko’paytirib, boshqa satr
(ustun) ning mos elementlariga qo’shish;
99
4) barcha elementlari nollardan iborat bo’lgan satr ( ustun) ni matrisadan tashlab
yuborish.
Teorema.__Elementar_almashtirishlar_matrisa_rangini_o’zgartirmaydi.__Isboti.'>Teorema.
Elementar almashtirishlar matrisa rangini o’zgartirmaydi.
Isboti.
Elementar almashtirishlarni satrlarga tadbiq qilamiz.
1) Matrisaning ixtiyoriy ikkita satrning o’rinlarini almashtirish (3) vektorlar
sistemasidagi ikkita vektorning o’rinlarini almashtirishga mos, shuning uchun, (4)
ning rangi o’zgarmaydi;
2) matrisaning ixtiyoriy bitta satrini noldan farqli songa ko’paytirish, (3) ning bitta
vektorini shu songa ko’paytirishga mos keladi, bu esa (3) ning rangini o’zgartirmaydi;
3) matrisaning
j-
satrini
α
ga ko’paytirib,
i-
satriga qo’shish,
m
j
i
a
a
a
a
a
,...,
,...,
,...,
,
2
1
(5)
sistemadagi
j
a
vektorni
α
ga ko’paytirib,
i
a
vektorga qo’shishdan iborat. U holda,
m
j
j
i
a
a
a
a
a
a
,...,
),...,
(
,...,
,
2
1
(6)
sistema hosil bo’ladi. (6) ning
j
i
a
a
dan boshqa ixtiyoriy vektori (3) orqali
quyidagicha ifodalanadi:
m
k
k
a
a
a
a
a
0
...
1
...
0
0
2
1
j
i
a
a
vektor (3) sistema orqali quyidagicha chiziqli ifodalanadi:
m
j
i
j
i
a
a
a
a
a
a
0
...
...
1
...
0
1
.
Aksincha, (5) vektorlar sistema (6) sistema orqali esa,
m
k
k
a
a
a
a
a
0
...
1
...
0
0
2
1
;
m
j
j
i
i
a
a
a
a
a
a
0
...
...
)
(
1
...
0
1
chiziqli ifodalanadi. U holda, (5) va (6) sistemalar ekvivalent bo’ladi. Bizga ma’lumki,
ekvivalent vektorlar sistemasining ranglari teng bo’ladi.
Teorema.
Matrisaning satriy va ustuniy ranglari teng.
Isboti.
100
mn
m
m
n
n
a
a
a
a
a
a
a
a
a
A
.....
...
.....
...
...
.....
.....
2
1
2
22
21
1
12
11
matrisa berilgan bo’lsin. Matrisaning n o’lchovli gorizontal vektorlari va m o’lchovli
vertikal vektorlari
m
r
a
a
a
a
,...,
,...,
,
2
1
(7)
n
s
a
a
a
a
,...,
,...,
,
2
1
(8)
(7) sistemaning satriy rangini aniqlovchi chiziqli erkli vektorlarini
r
a
a
a
,...,
,
2
1
(9)
ko’rinishida, (6) sistemaning ustunli rangini aniqlovchi chiziqli erkli vektorlarini
s
a
a
a
,...,
,
2
1
(10)
ko’rinishida olamiz. Endi
r=s
ekanligini ko’rsatishimiz lozim.
s
r
deb faraz qilaylik.
(9) vektorlar
)
,...,
...,
,
,
(
2
1
in
is
i
i
i
a
a
a
a
a
va (10) vektorlar
)
.,
...,
,
,
(
2
1
mj
ij
j
j
j
a
a
a
a
a
ko’rinishiga ega. (9) vektorlarning birinchi
s
ta koordinatalaridan foydalanib, quyidagi
s
ta noma’lumli
r
ta bir jinsli chiziqli tenglamalar sistemasini tuzamiz:
).
,
1
(
0
...
2
2
1
1
r
i
x
a
x
a
x
a
s
is
i
i
s
r
ga ko’ra, bu sistema
s
,....,
,
2
1
ko’rinishidagi nolmas yechimga ega. Demak,
)
,
1
(
0
...
2
2
1
1
r
i
a
a
a
s
is
i
i
(11)
tengliklar o’rinli.
s
,....,
,
2
1
yechim
)
,
1
(
0
...
2
2
1
1
m
r
k
x
a
x
a
x
a
s
ks
k
k
sistemani ham qanoatlantiradi. Haqiqatdan,
m
r
r
a
a
a
,...,
,
2
1
gorizontal vektorlarning har
qaysisi (9) sistema orqali chiziqli ifodalanishi
rn
rk
n
k
r
rk
k
k
r
rk
k
k
ik
k
k
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
...
,
...
,
...
(
)
...,
,
,
(
1
1
2
22
2
12
1
1
21
2
11
1
2
1
kelib chiqadi. Demak, vektorlarning tengligiga asosan,
101
1
21
2
11
1
1
...
r
rk
k
k
k
a
a
a
a
2
22
2
12
1
2
...
r
rk
k
k
k
a
a
a
a
…………………………….
rs
rk
s
k
s
k
ks
a
a
a
a
...
2
2
1
1
1
1
2
2
1
1
1
1
...
rs
rk
k
s
k
ks
a
a
a
a
……………………………….
rn
rk
n
k
n
k
kn
a
a
a
a
...
2
2
1
1
bo’ladi. bunda
)
,
1
(
m
r
k
. Bu tengliklarning birinchi
s
tasini (
s=n
bo’lgan holda,
hammasini) mos ravishda
s
,....,
,
2
1
largako’paytirib, natijalarni hadlab qo’shsak,
(11) ga ko’ra, quyidagini hosil qilamiz:
)
12
(
0
0
....
0
0
)
...
(
.....
)
...
(
)
...
(
...
2
1
2
2
1
1
2
2
22
1
21
2
1
2
12
1
11
1
2
2
1
1
rk
k
k
s
rs
r
r
rk
s
s
k
s
s
k
s
ks
k
k
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
(11) va (12) tengliklar (10) sistemaning chiziqli bog’langanligini ko’rsatadi.
Haqiqatdan, (11) va (12) larga ko’ra quyidagiga ega bo’lamiz:
0
)
...
...
;
...
;
...
(
)
,....,
;
(
...
)
,....,
;
(
)
,....,
;
(
...
2
2
1
1
2
2
22
1
21
1
2
12
1
11
2
1
2
22
12
2
1
21
11
1
2
2
1
1
s
rs
r
r
s
s
s
s
ms
s
s
s
m
m
s
s
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
Ammo, bu (8) ning chiziqli erkliligiga ziddir. Shu sababli,
s
r
bo’lishi mumkin
emas. Demak,
s
r
. Endi
s
r
holni ham huddi shuningdek,
s
r
ekanligini
aniqlaymiz. U holda,
r=s
bo’ladi.
Pag’onali matrisa
Ta’rif:
Nolmas satrlarga
A
matrisada har qanday
k
- nolmas satrining birinchi nolmas
elementi
(k-1)
- nolmas satrining birinchi nolmas elementidan o’ngda tursa, u holda
A
pog’onali matrisa
deyiladi.
Masalan:
102
4
3
2
0
0
1
0
4
0
0
5
3
2
0
1
A
,
2
0
0
0
0
0
0
2
0
0
0
0
5
1
9
0
0
0
0
0
0
2
0
0
7
0
3
18
1
0
B
matrisalar pog’onali matrisalardir.
Matrisaning rangini topish uchun berilgan matrisa elementar almashtirishlar
yordamida pog’onali matrisaga keltiriladi hamda pag’onali matrisaning rangi berilgan
matrisaning rangiga teng bo’ladi.
Do'stlaringiz bilan baham: |