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2017年12月20日

25005 大人のさび落とし 行列の積 (1)








行列の 積を 計算しなさい

という問題です


ふつうの 数の 掛け算と ちょいと違うらしいですよ


掛け方 だけのもんだいでなく



HPNX0001.JPG


行ってみましょう

まずですね

掛け算が 可能か 不可能か

左側の行列の 列と 右側の行列の 行の 数が

等しいとき 掛け算 可能になる





HPNX0002.JPG



入れ替えてみたときは

これも やはり 左側の行列の列と 右側の行列の行が

等しいので 掛け算 可能となる

何か 気が付きましたか

特に

なにか 気になりませんでしたか

特に


HPNX0003.JPG


きがついてるかたも  いらっしゃると思いますが

先に 進んでですね

掛け算開始




HPNX0004.JPG



左側は 横割りに   右側は 縦割りに



各成分を 掛けて 加えて 成分にする


1行× 1列

2行× 1列



HPNX0005.JPG


1行× 2列

2行× 2列




で 成分を 整理してみてですよ




HPNX0006.JPG



ABで 乗じたら こうなりました


HPNX0007.JPG



次に

BAで 掛けたら こちらも

左に来る 行列の 列と 右に来る行列の 行が

数が 等しいので
 

積が存在し



HPNX0008.JPG



左は 横割り


右は 縦割り



成分同士を 掛けて 加えて 成分にし


HPNX0009.JPG


こんなんでわかるかな


HPNX0010.JPG


計算していってですね



HPNX0011.JPG



ここで 何が 分かったかと言うと

AB  と  BA は 一般的に 

等しくならない


特別な場合のほかは 行列は


かける 順序が 変わると 答えが 違ってくる



HPNX0012.JPG



行列は A,B があるとき

積AB が存在しても BAが 存在するとは 限らない


積AB と 積BA が 存在しても

一般的に ABとBAは 等しくない




HPNX0013.JPG



AB=BAの時は AとBは 可換 であるという


HPNX0014.JPG



行列の計算

掛け算で

できるか( 可能か ) 

であるならば AB、BAを求めよ


HPNX0015.JPG




ABは 左側の行列の 列の数と 

右側の行列の 行の数が 等しいので

掛け算可能



HPNX0016.JPG




BAの時は

左の行列と 右の行列の 列と 行が 等しくないので

掛け算 不可能


HPNX0017.JPG



それなので

ABを 計算する



HPNX0018.JPG



こんな書き方で 分かるかな

成分を ちょこちょこ 計算するんですが


HPNX0019.JPG



こんな感じで


HPNX0020.JPG



次も 掛け算

これはさ

2次の正方行列だから

AB  も BAも 掛け算可能


たぶん答えが 違うものに なると思いますが



HPNX0021.JPG



ABから 行ってみますと

こんな感じで


HPNX0022.JPG



BAで Aに対して Bを Aの 左から 掛けると

ッテいうんだとか


これ



HPNX0023.JPG


一般に AB BA が 存在するとき

ABとBAは 等しくない


HPNX0024.JPG



ちゃいますねん

ね 違うでしょ


違っちゃうんですよ





HPNX0025.JPG



次は

計算ですが

練習しとかないと

あれ ? これが 行列です。



HPNX0026.JPG



4乗だって

だからさ

2乗にしt



HPNX0027.JPG




2乗に 一個かけて


3乗にして



HPNX0028.JPG



3乗に もう一個かければ 4乗だからさ


HPNX0029.JPG


ふみふみ

答えは いいんだって


HPNX0030.JPG


もうちょっと らくしてよかったんだって

二乗を作って

二乗 × 二乗


で 4乗



HPNX0031.JPG



こんな感じで


HPNX0032.JPG



指数の 計算は 随所に 出てくるので

しょっちゅう 計算してると

錆びない



HPNX0033.JPG



これは なになの?



HPNX0034.JPG



2,3 こ みて


HPNX0035.JPG



もう一個見て


HPNX0036.JPG



こんな感じだから




HPNX0037.JPG



成分ごとに 変化を見ると



HPNX0038.JPG




問題は 1行2列目の成分が

これだからさ



HPNX0039.JPG





こうなのだ



HPNX0040.JPG



これは 計算問題で

確認してください

なので

確認してくと


HPNX0041.JPG



大変だね

同型の 行列の 足し算は 成分同士の足算


括弧の中が すんだから


二乗して

HPNX0042.JPG

行列の二乗だから

すぐは でない

こんなかな

これは 左辺だから




HPNX0043.JPG


右辺は
 

部分的に 計算してって

足し合わせる方針で

A二乗


HPNX0044.JPG



B二乗


HPNX0045.JPG


2AB  は ABの積に 各成分に 等しく 2倍


HPNX0046.JPG



これをさ みんな足すと

あーー

ちがっちゃったー

じゃなくてさ




HPNX0047.JPG



等しくないことの 証明

これでいいのだ


HPNX0048.JPG




次のは 等しくなる

ほうの 証明

左辺は 先程の計算結果で


あと 分かってるとこを 持ってきて


HPNX0049.JPG




計算してないのは BAだけだから

計算してですよ

HPNX0050.JPG



これを 足し合わせると

今度は 等しくないと やばいんだよ


HPNX0051.JPG




いかがでしたか〜


だいじょだった


HPNX0052.JPG



ちなみに

試験などで

答案用紙には

この様な ことばで 書かずに

堅い言葉を 使ってください




ゆえに したがって  題意より

などなど














( 晴れ部屋へ 家庭菜園5F 4F 3F 2F 1 Fざっかや

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