Matematica discreta Esempi

$[\begin{array}{c} 1 & - 1 & 0 \\ 0 & 1 & - 1 \\ 3 & 2 & - 4 \end{array}]$

Passaggio 1

Find the determinant.

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Passaggio 1.1

Choose the row or column with the most $0$ elements. If there are no $0$ elements choose any row or column. Multiply every element in row $1$ by its cofactor and add.

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Passaggio 1.1.1

Consider the corresponding sign chart.

$| \begin{array}{c} + & - & + \\ - & + & - \\ + & - & + \end{array} |$

Passaggio 1.1.2

The cofactor is the minor with the sign changed if the indices match a $-$ position on the sign chart.

Passaggio 1.1.3

The minor for $a_{11}$ is the determinant with row $1$ and column $1$ deleted.

$| \begin{array}{c} 1 & - 1 \\ 2 & - 4 \end{array} |$

Passaggio 1.1.4

Multiply element $a_{11}$ by its cofactor.

$1 | \begin{array}{c} 1 & - 1 \\ 2 & - 4 \end{array} |$

Passaggio 1.1.5

The minor for $a_{12}$ is the determinant with row $1$ and column $2$ deleted.

$| \begin{array}{c} 0 & - 1 \\ 3 & - 4 \end{array} |$

Passaggio 1.1.6

Multiply element $a_{12}$ by its cofactor.

$1 | \begin{array}{c} 0 & - 1 \\ 3 & - 4 \end{array} |$

Passaggio 1.1.7

The minor for $a_{13}$ is the determinant with row $1$ and column $3$ deleted.

$| \begin{array}{c} 0 & 1 \\ 3 & 2 \end{array} |$

Passaggio 1.1.8

Multiply element $a_{13}$ by its cofactor.

$0 | \begin{array}{c} 0 & 1 \\ 3 & 2 \end{array} |$

Passaggio 1.1.9

Add the terms together.

$1 | \begin{array}{c} 1 & - 1 \\ 2 & - 4 \end{array} | + 1 | \begin{array}{c} 0 & - 1 \\ 3 & - 4 \end{array} | + 0 | \begin{array}{c} 0 & 1 \\ 3 & 2 \end{array} |$

Passaggio 1.2

Moltiplica $0$ per $| \begin{array}{c} 0 & 1 \\ 3 & 2 \end{array} |$ .

$1 | \begin{array}{c} 1 & - 1 \\ 2 & - 4 \end{array} | + 1 | \begin{array}{c} 0 & - 1 \\ 3 & - 4 \end{array} | + 0$

Passaggio 1.3

Calcola $| \begin{array}{c} 1 & - 1 \\ 2 & - 4 \end{array} |$ .

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Passaggio 1.3.1

È possibile trovare il determinante di una matrice $2 \times 2$ usando la formula $| \begin{array}{c} a & b \\ c & d \end{array} | = a d - c b$ .

$1 (1 \cdot - 4 - 2 \cdot - 1) + 1 | \begin{array}{c} 0 & - 1 \\ 3 & - 4 \end{array} | + 0$

Passaggio 1.3.2

Semplifica il determinante.

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Passaggio 1.3.2.1

Semplifica ciascun termine.

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Passaggio 1.3.2.1.1

Moltiplica $- 4$ per $1$ .

$1 (- 4 - 2 \cdot - 1) + 1 | \begin{array}{c} 0 & - 1 \\ 3 & - 4 \end{array} | + 0$

Passaggio 1.3.2.1.2

Moltiplica $- 2$ per $- 1$ .

$1 (- 4 + 2) + 1 | \begin{array}{c} 0 & - 1 \\ 3 & - 4 \end{array} | + 0$

Passaggio 1.3.2.2

Somma $- 4$ e $2$ .

$1 \cdot - 2 + 1 | \begin{array}{c} 0 & - 1 \\ 3 & - 4 \end{array} | + 0$

Passaggio 1.4

Calcola $| \begin{array}{c} 0 & - 1 \\ 3 & - 4 \end{array} |$ .

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Passaggio 1.4.1

È possibile trovare il determinante di una matrice $2 \times 2$ usando la formula $| \begin{array}{c} a & b \\ c & d \end{array} | = a d - c b$ .

$1 \cdot - 2 + 1 (0 \cdot - 4 - 3 \cdot - 1) + 0$

Passaggio 1.4.2

Semplifica il determinante.

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Passaggio 1.4.2.1

Semplifica ciascun termine.

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Passaggio 1.4.2.1.1

Moltiplica $0$ per $- 4$ .

$1 \cdot - 2 + 1 (0 - 3 \cdot - 1) + 0$

Passaggio 1.4.2.1.2

Moltiplica $- 3$ per $- 1$ .

$1 \cdot - 2 + 1 (0 + 3) + 0$

Passaggio 1.4.2.2

Somma $0$ e $3$ .

$1 \cdot - 2 + 1 \cdot 3 + 0$

Passaggio 1.5

Semplifica il determinante.

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Passaggio 1.5.1

Semplifica ciascun termine.

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Passaggio 1.5.1.1

Moltiplica $- 2$ per $1$ .

$- 2 + 1 \cdot 3 + 0$

Passaggio 1.5.1.2

Moltiplica $3$ per $1$ .

$- 2 + 3 + 0$

Passaggio 1.5.2

Somma $- 2$ e $3$ .

$1 + 0$

Passaggio 1.5.3

Somma $1$ e $0$ .

$1$

Passaggio 2

Since the determinant is non-zero, the inverse exists.

Passaggio 3

Set up a $3 \times 6$ matrix where the left half is the original matrix and the right half is its identity matrix.

$[\begin{array}{c} 1 & - 1 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & - 1 & 0 & 1 & 0 \\ 3 & 2 & - 4 & 0 & 0 & 1 \end{array}]$

Passaggio 4

Trova la forma ridotta a scala per righe di Echelon.

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Passaggio 4.1

Perform the row operation $R_{3} = R_{3} - 3 R_{1}$ to make the entry at $3, 1$ a $0$ .

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Passaggio 4.1.1

Perform the row operation $R_{3} = R_{3} - 3 R_{1}$ to make the entry at $3, 1$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 & - 1 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & - 1 & 0 & 1 & 0 \\ 3 - 3 \cdot 1 & 2 - 3 \cdot - 1 & - 4 - 3 \cdot 0 & 0 - 3 \cdot 1 & 0 - 3 \cdot 0 & 1 - 3 \cdot 0 \end{array}]$

Passaggio 4.1.2

Semplifica $R_{3}$ .

$[\begin{array}{c} 1 & - 1 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & - 1 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 5 & - 4 & - 3 & 0 & 1 \end{array}]$

Passaggio 4.2

Perform the row operation $R_{3} = R_{3} - 5 R_{2}$ to make the entry at $3, 2$ a $0$ .

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Passaggio 4.2.1

Perform the row operation $R_{3} = R_{3} - 5 R_{2}$ to make the entry at $3, 2$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 & - 1 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & - 1 & 0 & 1 & 0 \\ 0 - 5 \cdot 0 & 5 - 5 \cdot 1 & - 4 - 5 \cdot - 1 & - 3 - 5 \cdot 0 & 0 - 5 \cdot 1 & 1 - 5 \cdot 0 \end{array}]$

Passaggio 4.2.2

Semplifica $R_{3}$ .

$[\begin{array}{c} 1 & - 1 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & - 1 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & - 3 & - 5 & 1 \end{array}]$

Passaggio 4.3

Perform the row operation $R_{2} = R_{2} + R_{3}$ to make the entry at $2, 3$ a $0$ .

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Passaggio 4.3.1

Perform the row operation $R_{2} = R_{2} + R_{3}$ to make the entry at $2, 3$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 & - 1 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 + 0 & 1 + 0 & - 1 + 1 \cdot 1 & 0 - 3 & 1 - 5 & 0 + 1 \cdot 1 \\ 0 & 0 & 1 & - 3 & - 5 & 1 \end{array}]$

Passaggio 4.3.2

Semplifica $R_{2}$ .

$[\begin{array}{c} 1 & - 1 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & - 3 & - 4 & 1 \\ 0 & 0 & 1 & - 3 & - 5 & 1 \end{array}]$

Passaggio 4.4

Perform the row operation $R_{1} = R_{1} + R_{2}$ to make the entry at $1, 2$ a $0$ .

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Passaggio 4.4.1

Perform the row operation $R_{1} = R_{1} + R_{2}$ to make the entry at $1, 2$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 + 0 & - 1 + 1 \cdot 1 & 0 + 0 & 1 - 3 & 0 - 4 & 0 + 1 \cdot 1 \\ 0 & 1 & 0 & - 3 & - 4 & 1 \\ 0 & 0 & 1 & - 3 & - 5 & 1 \end{array}]$

Passaggio 4.4.2

Semplifica $R_{1}$ .

$[\begin{array}{c} 1 & 0 & 0 & - 2 & - 4 & 1 \\ 0 & 1 & 0 & - 3 & - 4 & 1 \\ 0 & 0 & 1 & - 3 & - 5 & 1 \end{array}]$

Passaggio 5

The right half of the reduced row echelon form is the inverse.

$[\begin{array}{c} - 2 & - 4 & 1 \\ - 3 & - 4 & 1 \\ - 3 & - 5 & 1 \end{array}]$