CMD + K

Kapittel 3Begreper & formler · Matriser og likningssystemer
Referanseside · Kapittel 3

Begreper & referanser

Alle nøkkelbegrepene, formlene og referansene fra Matriser og likningssystemer, samlet på én side. Bruk denne som oppslag når du leser, øver flashcards eller tar quiz.

Øv med flashcards33 kort fra dette kapittelet

Begreper

Sentrale begreper fra kapittelet med korte definisjoner.

01Determinant

Et tall som beskriver skaleringen til den lineære transformasjonen . En ikke-null determinant betyr at er inverterbar.

02Egenverdi

Et tall slik at det finnes en ikke-null vektor med . Løses fra .

03Lineær likning

Uttrykk av typen samles i et likningssystem og løses ofte ved Gauss-eliminasjon.

04Kofaktor

ganger determinant av minoren . Brukes i utvikling langs rader eller kolonner.

05Egenvektor

En ikke-null vektor som kun strekkes eller snus av transformasjonen .

06Gauss-eliminasjon

Rekkeoperasjoner på en utvidet matrise brukes for å finne rad-ekvivalent trappeform og løsninger til systemet.

07Adjungert matrise

Transponert kofaktormatrise som brukes i formelen .

08Eigenspace

Mengden av alle egenvektorer til en gitt egenverdi sammen med nullvektoren.

09Pivoter og frie variabler

Pivoter er de første ikke-null elementene i radtrappeformen. Kolonner uten pivot gir frie variabler som kan ta vilkårlige verdier, og bestemmer derfor dimensjonen til løsningsrommet.

10Diagonaliserbar matrise

En matrise hvor det finnes en invertibel slik at er diagonal. Krever nok lineært uavhengige egenvektorer.

11Cramers regel

Løser lineære system ved å erstatte kolonner i med og beregne determinanter.

12Antall løsninger

Et lineært system har ingen løsning dersom en rad i den utvidede matrisen blir med , én entydig løsning dersom alle variabler er pivoter, og uendelig mange løsninger dersom minst én variabel er fri.

13Spektralsetning

For symmetriske matriser gir ortogonale egenvektorer en ortonormal basis, slik at kan skrives .

14Volumtolkning

er volumet av parallellotopen spent av kolonnevektorene i .

15Matrisemultiplikasjon

Produktet beregnes ved å kombinere rader i med kolonner i , og representerer sammensetning av lineære transformasjoner.

16Homogent og inhomogent system

Et system er inhomogent når minst ett tall på høyresiden er ulik null, og homogent når hele høyresiden er nullvektoren. Et homogent system har alltid den trivielle løsningen x = 0, så spørsmålet er bare om det finnes flere.

17Matriseinvers via Gauss-eliminasjon

Metode for å finne ved å radredusere den utvidede blokken til . Virker for enhver inverterbar -matrise, i motsetning til den eksplisitte -formelen.

18Markov-kjede

En modell der neste tilstand er en fast lineær funksjon av dagens tilstand, . Diagonalisering av overgangsmatrisen gjør det mulig å regne ut tilstanden etter steg direkte, og å finne langtidsoppførselen.

19Transponert matrise

Matrisen som fås ved å bytte rad og kolonne i . og har samme determinant og samme egenverdier, selv om egenvektorene som regel er forskjellige.

Formler

Hver formel: hva den heter, hvordan den ser ut, og hva symbolene betyr.

determinant-2x2

2×2-determinant

Første møte med determinantbegrepet i pensum.

utvidet-matrise

Utvidet matrise

Pensum løser lineære system ved å utføre radoperasjoner på den utvidede matrisen.

Akoeffisientmatrisen
\vec bhøyresiden i systemet
karakteristisk-polynom

Karakteristisk polynom

Likningen brukes for å finne egenverdier i pensum.

\lambdaegenverdi
Iidentitetsmatrisen
rank-kriteriet

Rank-kriteriet

Dersom rangene er like og lik antall variabler fås en entydig løsning, mens lavere rang gir frie variabler og dermed uendelig mange løsninger.

\operatorname{rank}(A)rangen til koeffisientmatrisen
\operatorname{rank}([A\mid\vec b])rangen til den utvidede matrisen
determinant-3x3-sarrus

3×3-determinant (Sarrus)

Gir eksplisitt beregning i tre dimensjoner før mer generelle metoder innføres.

A-matrisen
diagonaliserbarhet

Diagonaliserbarhet

Skriver A som produkt av egenvektor-matrise og diagonal matrise med egenverdier.

Pmatrise med egenvektorer som kolonner
Ddiagonalmatrise med egenverdier
invers-adjungert

Invers via adjungert

Binder determinant til invertibilitet og brukes i teoretiske bevis.

\operatorname{adj}(A)adjungert matrise: transponert kofaktor-matrise
matrise-produkt

Matrisemultiplikasjon

Formelen binder sammen rad- og kolonnkombinasjoner og brukes for transformasjoner.

A_{ik}element i rad i, kolonne k i A
B_{kj}element i rad k, kolonne j i B
spektral-dekomposisjon

Spektral dekomposisjon

Garanterer ortogonale egenvektorer og brukes i kvadratiske former.

Portogonal matrise av egenvektorer (A symmetrisk)
determinant-produkt

Multiplikasjon av determinanter

Viser at volumfaktorer multipliseres ved sammensatte transformasjoner.

determinant-via-egenverdier

Determinant via egenverdier

Binder sammen lineær algebra og determinantbegrepet.

\lambda_1,\dots,\lambda_negenverdiene til A, med multiplisitet
invers-2x2

2×2-invers (eksplisitt formel)

Snarvei for -matriser: bytt om diagonalelementene, skift fortegn på de to andre, skaler med . Krever .

Amatrisen
markov-overgang

Markov-overgangslikning

Tilstandsvektoren ved steg er overgangsmatrisen ganget med tilstanden ved steg . Gir .

Movergangsmatrisen
\vec x_ntilstandsvektoren ved steg
matrisepotens-diagonalisering

Matrisepotens via diagonalisering

Diagonalisering gjør høye potenser billige: fås ved å opphøye hvert diagonalelement i , i stedet for å multiplisere med seg selv ganger.

Læringsmål

Hva du skal kunne etter å ha lest kapittelet.

  1. 01Løse et lineært likningssystem med Gauss-eliminasjon og avgjøre om løsningen er entydig, uendelig mange eller ingen
  2. 02Skille homogene og inhomogene systemer og bruke rangkriteriet til å klassifisere løsningsmengden
  3. 03Finne den inverse matrisen med to metoder: Gauss-eliminasjon på [A | I] og adjungert/determinant-formelen
  4. 04Regne ut determinanter med kofaktor-utvikling og Sarrus' regel, og bruke Cramers regel til å løse et system
  5. 05Finne egenverdier og egenvektorer fra det karakteristiske polynomet, og diagonalisere en matrise som A = PDP⁻¹
  6. 06Bruke diagonalisering til å regne ut Mⁿ i en Markov-kjede og finne langtidsoppførselen til en populasjonsmodell