線形代数例

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

ステップ 1

Find the determinant.

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ステップ 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.

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.1.1

Consider the corresponding sign chart.

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

ステップ 1.1.2

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

ステップ 1.1.3

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

$| \begin{array}{c} 4 & 2 \\ 3 & 4 \end{array} |$

ステップ 1.1.4

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

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

ステップ 1.1.5

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

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

ステップ 1.1.6

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

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

ステップ 1.1.7

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

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

ステップ 1.1.8

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

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

ステップ 1.1.9

Add the terms together.

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

ステップ 1.2

$0$ に $| \begin{array}{c} 4 & 2 \\ 3 & 4 \end{array} |$ をかけます。

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

ステップ 1.3

$| \begin{array}{c} 1 & 2 \\ 3 & 4 \end{array} |$ の値を求めます。

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ステップ 1.3.1

$2 \times 2$ 行列の行列式は公式 $| \begin{array}{c} a & b \\ c & d \end{array} | = a d - c b$ を利用して求めることができます。

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

ステップ 1.3.2

行列式を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.3.2.1

各項を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.3.2.1.1

$4$ に $1$ をかけます。

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

ステップ 1.3.2.1.2

$- 3$ に $2$ をかけます。

$0 - 1 (4 - 6) + 1 | \begin{array}{c} 1 & 4 \\ 3 & 3 \end{array} |$

ステップ 1.3.2.2

$4$ から $6$ を引きます。

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

ステップ 1.4

$| \begin{array}{c} 1 & 4 \\ 3 & 3 \end{array} |$ の値を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.4.1

$2 \times 2$ 行列の行列式は公式 $| \begin{array}{c} a & b \\ c & d \end{array} | = a d - c b$ を利用して求めることができます。

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

ステップ 1.4.2

行列式を簡約します。

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ステップ 1.4.2.1

各項を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.4.2.1.1

$3$ に $1$ をかけます。

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

ステップ 1.4.2.1.2

$- 3$ に $4$ をかけます。

$0 - 1 \cdot - 2 + 1 (3 - 12)$

ステップ 1.4.2.2

$3$ から $12$ を引きます。

$0 - 1 \cdot - 2 + 1 \cdot - 9$

ステップ 1.5

行列式を簡約します。

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ステップ 1.5.1

各項を簡約します。

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ステップ 1.5.1.1

$- 1$ に $- 2$ をかけます。

$0 + 2 + 1 \cdot - 9$

ステップ 1.5.1.2

$- 9$ に $1$ をかけます。

$0 + 2 - 9$

ステップ 1.5.2

$0$ と $2$ をたし算します。

$2 - 9$

ステップ 1.5.3

$2$ から $9$ を引きます。

$- 7$

ステップ 2

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

ステップ 3

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

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

ステップ 4

縮小行の階段形を求めます。

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ステップ 4.1

Swap $R_{2}$ with $R_{1}$ to put a nonzero entry at $1, 1$ .

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

ステップ 4.2

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

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ステップ 4.2.1

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

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

ステップ 4.2.2

$R_{3}$ を簡約します。

$[\begin{array}{c} 1 & 4 & 2 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 1 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & - 9 & - 2 & 0 & - 3 & 1 \end{array}]$

ステップ 4.3

Perform the row operation $R_{3} = R_{3} + 9 R_{2}$ to make the entry at $3, 2$ a $0$ .

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ステップ 4.3.1

Perform the row operation $R_{3} = R_{3} + 9 R_{2}$ to make the entry at $3, 2$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 & 4 & 2 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 1 & 1 & 0 & 0 \\ 0 + 9 \cdot 0 & - 9 + 9 \cdot 1 & - 2 + 9 \cdot 1 & 0 + 9 \cdot 1 & - 3 + 9 \cdot 0 & 1 + 9 \cdot 0 \end{array}]$

ステップ 4.3.2

$R_{3}$ を簡約します。

$[\begin{array}{c} 1 & 4 & 2 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 1 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 7 & 9 & - 3 & 1 \end{array}]$

ステップ 4.4

Multiply each element of $R_{3}$ by $\frac{1}{7}$ to make the entry at $3, 3$ a $1$ .

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ステップ 4.4.1

Multiply each element of $R_{3}$ by $\frac{1}{7}$ to make the entry at $3, 3$ a $1$ .

$[\begin{array}{c} 1 & 4 & 2 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 1 & 1 & 0 & 0 \\ \frac{0}{7} & \frac{0}{7} & \frac{7}{7} & \frac{9}{7} & \frac{- 3}{7} & \frac{1}{7} \end{array}]$

ステップ 4.4.2

$R_{3}$ を簡約します。

$[\begin{array}{c} 1 & 4 & 2 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 1 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & \frac{9}{7} & - \frac{3}{7} & \frac{1}{7} \end{array}]$

ステップ 4.5

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

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ステップ 4.5.1

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

$[\begin{array}{c} 1 & 4 & 2 & 0 & 1 & 0 \\ 0 - 0 & 1 - 0 & 1 - 1 & 1 - \frac{9}{7} & 0 + \frac{3}{7} & 0 - \frac{1}{7} \\ 0 & 0 & 1 & \frac{9}{7} & - \frac{3}{7} & \frac{1}{7} \end{array}]$

ステップ 4.5.2

$R_{2}$ を簡約します。

$[\begin{array}{c} 1 & 4 & 2 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & - \frac{2}{7} & \frac{3}{7} & - \frac{1}{7} \\ 0 & 0 & 1 & \frac{9}{7} & - \frac{3}{7} & \frac{1}{7} \end{array}]$

ステップ 4.6

Perform the row operation $R_{1} = R_{1} - 2 R_{3}$ to make the entry at $1, 3$ a $0$ .

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ステップ 4.6.1

Perform the row operation $R_{1} = R_{1} - 2 R_{3}$ to make the entry at $1, 3$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 - 2 \cdot 0 & 4 - 2 \cdot 0 & 2 - 2 \cdot 1 & 0 - 2 (\frac{9}{7}) & 1 - 2 (- \frac{3}{7}) & 0 - 2 (\frac{1}{7}) \\ 0 & 1 & 0 & - \frac{2}{7} & \frac{3}{7} & - \frac{1}{7} \\ 0 & 0 & 1 & \frac{9}{7} & - \frac{3}{7} & \frac{1}{7} \end{array}]$

ステップ 4.6.2

$R_{1}$ を簡約します。

$[\begin{array}{c} 1 & 4 & 0 & - \frac{18}{7} & \frac{13}{7} & - \frac{2}{7} \\ 0 & 1 & 0 & - \frac{2}{7} & \frac{3}{7} & - \frac{1}{7} \\ 0 & 0 & 1 & \frac{9}{7} & - \frac{3}{7} & \frac{1}{7} \end{array}]$

ステップ 4.7

Perform the row operation $R_{1} = R_{1} - 4 R_{2}$ to make the entry at $1, 2$ a $0$ .

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ステップ 4.7.1

Perform the row operation $R_{1} = R_{1} - 4 R_{2}$ to make the entry at $1, 2$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 - 4 \cdot 0 & 4 - 4 \cdot 1 & 0 - 4 \cdot 0 & - \frac{18}{7} - 4 (- \frac{2}{7}) & \frac{13}{7} - 4 (\frac{3}{7}) & - \frac{2}{7} - 4 (- \frac{1}{7}) \\ 0 & 1 & 0 & - \frac{2}{7} & \frac{3}{7} & - \frac{1}{7} \\ 0 & 0 & 1 & \frac{9}{7} & - \frac{3}{7} & \frac{1}{7} \end{array}]$

ステップ 4.7.2

$R_{1}$ を簡約します。

$[\begin{array}{c} 1 & 0 & 0 & - \frac{10}{7} & \frac{1}{7} & \frac{2}{7} \\ 0 & 1 & 0 & - \frac{2}{7} & \frac{3}{7} & - \frac{1}{7} \\ 0 & 0 & 1 & \frac{9}{7} & - \frac{3}{7} & \frac{1}{7} \end{array}]$

ステップ 5

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

$[\begin{array}{c} - \frac{10}{7} & \frac{1}{7} & \frac{2}{7} \\ - \frac{2}{7} & \frac{3}{7} & - \frac{1}{7} \\ \frac{9}{7} & - \frac{3}{7} & \frac{1}{7} \end{array}]$

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