Jak obliczyć macierz odwrotną? Dwie metody krok po kroku
Macierz odwrotna cofa działanie macierzy wyjściowej. Można ją znaleźć za pomocą dopełnień algebraicznych albo przekształceń elementarnych Gaussa-Jordana.
Warunek istnienia macierzy odwrotnej
Odwrotność istnieje wyłącznie dla macierzy kwadratowej o niezerowym wyznaczniku. Jeżeli wyznacznik wynosi zero, nie pomoże żadna metoda obliczeniowa: odwrotność po prostu nie istnieje.
Macierz odwrotna 2×2 — najprostszy wzór
Dla macierzy 2×2 mamy wzór:
W mianowniku stoi wyznacznik . Jeśli jest równy zero, nie wolno dzielić przez niego i macierz nie ma odwrotności.
Przykład: policz odwrotność macierzy 2×2
Możesz sprawdzić, że iloczyn to macierz jednostkowa.
Metoda Gaussa-Jordana — obliczenie krok po kroku
Metoda działa również dla większych macierzy. Zapisz obok siebie oraz macierz jednostkową :
Wykonaj na całych wierszach następujące operacje: najpierw , potem , na końcu .
Lewa część zamieniła się w , więc po prawej otrzymaliśmy dokładnie . Jeśli nie uda się sprowadzić lewej strony do , macierz nie jest odwracalna.
Macierz odwrotna 3×3 — Gauss-Jordan czy dopełnienia?
Dla macierzy 3×3 możesz zastosować ten sam algorytm Gaussa-Jordana, tylko z blokiem sześciu kolumn. Alternatywnie oblicz dziewięć dopełnień algebraicznych, transponuj macierz dopełnień i podziel przez wyznacznik:
Symbol oznacza macierz dołączoną: transpozycję macierzy dopełnień algebraicznych.
Łatwy przykład macierzy 3×3
Jest trójkątna i ma wyznacznik 1. Jej odwrotność wynosi:
Przemnóż obie macierze, aby zweryfikować trzy jedynki na przekątnej i zera poza nią.
Macierz odwrotna — zadania z odpowiedziami
Sprawdź, czy macierz A ma odwrotność.
Dane do zadania
Pokaż odpowiedź i wskazówkę
Rozwiązanie krok po kroku
Nie. Wyznacznik jest równy zeru, więc macierz nie ma odwrotności.
Znajdź macierz odwrotną do macierzy diagonalnej A.
Dane do zadania
Pokaż odpowiedź i wskazówkę
Rozwiązanie krok po kroku
W macierzy diagonalnej zastępujemy niezerowe elementy przekątnej ich odwrotnościami.
Co otrzymasz po pomnożeniu dowolnej odwracalnej macierzy A przez jej odwrotność?
Pokaż odpowiedź i wskazówkę
Rozwiązanie krok po kroku
Macierz jednostkową o takim samym wymiarze. To podstawowy sposób sprawdzania obliczonej odwrotności.
Przeczytaj także
Chcesz przećwiczyć cały dział?
Przejdź od pojedynczych przykładów do uporządkowanej nauki z rozwiązaniami zadań i wyjaśnieniami krok po kroku.
Zobacz kurs Macierze i Układy RównańMożesz też wrócić do pełnej oferty kursów Calcula.