lOMoARcPSD|39150642
1.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN
BÁO CÁO NHÓM
HỌC PHẦN: ĐSTT BS6009
MA TRẬN, ĐỊNH THỨC, MA TRẬN NGHỊCH ĐẢO,
HẠNG CỦA MA TRẬN,
HỆ PHƯƠNG TRÌNH TUYẾN TÍNH
Sinh viên thực hiện:
TRẦN ĐÌNH LÂM PHẠM CÔNG LÝ
THÂN QUỐC KHÁNH KIỀU VĂN MINH
TRƯƠNG THỊ LAM NGUYỄN THỊ MINH
NGUYỄN TRÚC LINH NGÔ VĂN NAM
NGUYỄN HỮU LONG NGUYỄN HÀ NAM
NGUYỄN THỊ BÍCH NGUYỄN THỊ OANH
NGỌC
Lớp : HTTT02 Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thi Lan
Downloaded by ANH BACH ()
lOMoARcPSD|39150642
Phần 1 : Giải các bài tập sau:
é4 1ù é1 3 ù
T3 A = ê ú, B = ê ú
Bài 1: 1. Thực hiện phép tính ( A +2B ) , biết êë1 3úû êë5 - 1úû
t 1 5
B
Ta có: 3 1
4 1 1 5 3 6 113 6 11 6 11 6 11
2
1 3 3 1 7 1 7 1 7 1 7 1
66 117 61111 6 11 113 77 6 11 1217 1320
7 6 7 7 111 7 1 49 78 7 1 840 617
2. Cho ma trận é2 1ù
A=ê ú
êë0 3úû. Tính An
2 2 1 2 1 4 5
Xét : A
0 3 0 3 0 9
3 4 5 2 1 8 19
A
0 9 0 3 0 27
n 2n 3n 2n
A n
3
0
2
Downloaded by ANH BACH ()
lOMoARcPSD|39150642
3. Tìm ma trận X biết X AAt B , trong đó
1 3 1 0 3
A 2 1 , B 2 1 1
1 1 3 2 2 .
1 3 t 1 2 1
A 2 1 A
3 1 1
1 1
1 3 2 1 1 0 3
X AAt B 2 1
2 1 1
1 1 1
1 3 3 2 2
1
10 5 4 1 0 3 11 5 7
X 5 5 3 2 1 1 7 6 2
3 2 5 1 2 \
2 1 0 2
3
Downloaded by ANH BACH ()
lOMoARcPSD|39150642
1 0 1 1 2 3
2 1 2 .X 0 2 2
4. Tìm ma trận X thỏa mãn 3 2 3 1 1 0
1 0 1 1 2 3
A 2 1 2 , B 0 2 2 AX B X A 1 B
3 2 1 0
3 1
A 1 A*
A
A11 A12 A13
*
Có : A A21 A22 A23
A A A
31 32 33
A11 ( 1)11 1 2 2 1, A12 ( 1) 12 2 23 0, A13 ( 1)13 23 1 2 , A21 2, A22 6, A23 2, A31 1, A32 4, A33 1
3 3
1 2 1
A* 0 6 4
1 2 1
1 0 1 r2 2r1 1 0 1 1 0 1
A 2 1 2 0 1 4 r3 2r2 0 1 4
3 2 3 r3 3r1 0 2 6
0 0 2
1 2 1
0 6 4
0,5 1 0,5
1 1 2 1
A 0 3 2
2
0,5 1 0,5
4
Downloaded by ANH BACH ()
lOMoARcPSD|39150642
1 0 1 1 2 3
A 2 1 2 , B 0 2 2 AX B X A 1 B
3 2 1 0
3 1
A 1 A*
A
1 2 1
0 6 4
0,5 1 0,5
1 1 2 1
A 0 3 2
2
0,5 1 0,5
0,5 1 0,5 1 2 3 1 0,5 3,5
X A B 0 3 2 0 2 2 2 4 61
0,5 0 0
0, 5 1 1 1 2, 5 0, 5
1 1 2
A 1 2 1
5. Cho ma trận 2 3 2 . Tìm ma trận X thỏa mãn X.A=At
X =
A 1 A*
A
A11 A12 A13
*
A A21 A22
A A23
31 A32 A
33
11 2 1 7, A12 ( 1) 12 1 1 4, A13 ( 1)13 1 2 3 1, A21 4, A22 2, A23 1, A31 5, A32 3, A
A11 ( 1)
2 2 2 2
3
7 4 5
A* 4 2 3
1 1 1
1 1 2 r2 r1 1 1 2 1 1 2
A 1 2 1 2 3 2 r3 2r1 0 1 3 r3 r2 0 1 3 0 1 2 0 0 1
A 1
7 4 5
4 2 3
* 7 4 5
1 A 1 1 1
A 4 2 3
A 1
1 1 1
5
Downloaded by ANH BACH ()
lOMoARcPSD|39150642
1 1 2 1 1 2
A 1 2 1 At 1 2 3
3 2
2 2 1 2
7 4 5 1 1 2 1 20 16
1 t
X A A 4 2 3 1 2 3 0 11 8
0
1 1 1 2 1 2 4 3
6. Tìm ma trận X biết X.A - 2B = I , trong đó
1 1 3 1 3 2
A 2 5 7 ; B= 1 2 0
1 1 2 3 1 4 .
X (I 2B) A 1
Có : A 1 A*
A
* A11 A12 A13
A A21 A22 A23
A31 A A33
32
A11 ( 1)11 51 7 3, A12 ( 1) 12 2 72 3, A13 ( 1)13 2 1 5 3,
1
2 1
A21 5, A22 5, A23 0, A31 22, A32 13, A33 3
3 5 22
A* 3 5 13
3 0 3
1 1 3 Xét : A 2 5 7 r2 2r1 1 1 3 0 3 17
1 1 2 r3 r1 0 0 5
Áp dụng định thức tam giác ta có 1 3 5=15
6
Downloaded by ANH BACH ()
lOMoARcPSD|39150642
3 5 22 1 1 22
5 3 15
3 5 13
A 1 A* 3
A 0 3 1 1 13
15 5 3 15
1
0 1
5
5
1 0 0 1 3 2 3 6 4
I 2B 0 1 0 2 1 2 0 2 5 0
0 0 1
3 1 4 6 2 9
1 1 22 7 52
5 3 3 5
3 6 4 15 5
1 1 13 7 7
X 2 5 0 1 5
53 15 5
6 2 9 1
0 1 17 4 79
5
5 5 3 15
é1 3 5 2 ù
ê ú
ê- 1 m 2 1 ú
A=ê ú
ê1 0 2 2 ú
ê ú
7. Tìm điều kiện để ma trận sau khả đảo êë2 1 0 - 1úû
Để ma trận A khả đảo
1 35 2 1 2 5 3 1 1 2 m r2 r1 1 2 5 0 3 7 3
1 m 2 1 m 3
Xét : A 1 0 2 2 c4 c2 1 2 2 0 r3 r1 0 0 3
2 1 0 1 r4 2r1 0 5 10 3
2 1 0 1 5
12 5 3 12 5 3
5 0 3 7 m3 5 0 3 7 m3
r4 r2 0 0 3 3 r4 r3 0 0 3 3
3 9
0 0 5 5m 0 0 0 5m 5
33 3
Để
Vậy với
8. Tính các định thức sau
7
Downloaded by ANH BACH ()
lOMoARcPSD|39150642
1 2 1 1 0xyz
a) D 0 2 1 3 b) D x 0 z y
310 1 yz0x
0 1 4 2. z y x 0.
12 1 1 1 2 1 1
a) D 0 2 1 3 r3 3r1 0 2 1 3
0 1 r4 12 r2 0 5 3 4
31 42 0 0 3,5 0,5
01
1 1 1 2 1 1
12
r3 52r2 0 2 0 0 1 3 0,5 11,5 r4 7r3 0 2 1 3 0 0 0, 5 11, 5
00 3,5 0,5 0 0 0 81
D 81
0xyz xyz xyz xyz xyz 1111
b) D x 0 z y r2 r1 x 0 z y x0zy
r3 r1 (x y z)
y z 0 x r4 r1 y z 0 x yz0x
z yx0 z y x 0 z yx0
11 1 1 11 1 1
r2 xr1 0 x z x y x 0 x z x y x
r3 yr1(x y z) r4 r3(x y z)
r4 zr1 0 z y y x y 0 z y y x y
0 y z x z z 0 0 x y z x z y
11 1 1 11 1 1
(x y z)(x y z) 0 x z x y x 0 z y y x y r3 r2 (x y z)(x y z) 0 x z x y x 0 z x y z x y 0
00 1 1 00 1 1
11 1 1
(x y z)(x y z)(z y x) 0 x z x y x
01 1 0
00 1 1
8
Downloaded by ANH BACH ()
lOMoARcPSD|39150642
Áp dụng khai triển định thức cho cột 1 D =
11 1 1
(x y z)(x y z)(z y x) 0 x z x y x
01 1 0
00 11
x z x y x
(x y z)(x y z)(z y x) 1( 1)11 1 1 0
01 1
( y x z)(x y z)(x y z)(z y x)
9. Sử dụng tính chất của định thức, chứng minh rằng định thức sau bằng 0:
é4 5 9 ù
ê ú
D = ê25 34 48 ú
ê ú
êë425 534 948úû.
4 5 9 1 1, 25 2, 25 Xét : A = 25 34 48 = 4 25 34 48 r2 - 25r1 1 1, 25 2, 25 4´ 0 2,75 - 8, 25
425 534 948 425 534 948 r3 - 425r1 0 2,75 - 8, 25
1 1, 25 2, 25
r3 - r2 4´ 0 2, 75 - 8, 25
00 0
Áp dụng tính chất của định thức 1 dịng có các phần tử đều bằng 0 thì định thức đó
bằng 0
D =0
1 11
x 2 3 =0
10. Giải phương trình x2 4 9
1 1 1 x 2 3 r2 - 3r1 1 1 1 x - 3 - 1 0
x2 4 9 r3 - 9r1 x2 - 9 - 5 0
9
Downloaded by ANH BACH ()
lOMoARcPSD|39150642
Áp dụng khai triển định thức cho cột 3. Ta có:
1 11 1+3 x - 3 - 1
x - 3 - 1 0 =1´ (- 1) 2
x -9 -5
x2 - 9 - 5 0
=- 5(x - 3) - (x2 - 9)´ (- 1) = x2 - 5x - 24
Có : x2 - 5x +6 = 0
Þ ìïïí x = 2
ïïỵ x = 3
11. Tính hạng của các ma trận sau
1 3 5 1 1 2 1 3 0
2 1 3 4 2 2 1 1 1
a) A b) A
5 1 1 7 0 4 3 1 2
7 7 9 1 . 5 2 3 0 4 .
1 3 5 1
2 1 3 4
a) A
5 1 1 7
7 7 9 1
1 3 5 1 1 3 5 1
r2 2r1 0 7 13 6 0 7 13 6
r3 5r1 r 3 2r2
r4 7r1 0 14 26 12 0 0 0 0
0 18 26 8 0 18 26 8
1 3 5 1 1 3 5 1
0 7 13 6 18 0 7 13 6
r3 r4 r3 r2 52 22
0 18 26 8 7 0 0
7 7
0 0 0 0 0 0 0 0
Rank(A) = 3
10
Downloaded by ANH BACH ()
lOMoARcPSD|39150642
1 2 1 3 0
2 2 1 1 1
b) A
0 4 3 1 2
5 2 3 0 4
1 2 1 3 0 1 2 1 3 0
r 2r 0 2 3 5 1 r 2r 0 2 3 5 1
2 1 3 2
r 4 5r1 0 4 3 1 2 r4 6r2 0 0 9 7 0
0 12 8 15 4 0 0 10 15 10
1 2 1 3 0
0 2 3 5 1
10
r4 r3 0 0 9 7 0
9
0 0 0 65 10
9
Rank(A)= 4
12. Tính hạng của các ma trận sau tùy theo m
2 1 2 1
3 0 0 1
a) A 2 3 1 2 1
b) A 3 2 7 9 1
2 1 0 2
4 1 2 m . 2 2 12 m 2 .
2 1 2 1
3 0 0 1
a) A
2 1 0 2
4 1 2 m
1 0,5 1 0,5 1 0,5 1 0,5
1 3 0 0 1 r2 3r1 0 0 0 1
r1 r3 2r1
2 2 1 0 2 r4 4r1 0 2 2 3
4 1 2 m 0 3 6 m 2
1 0,5 1 0,5 1 0,5 1 0,5
0 3 6 m 2 2 0 3 6 m 2
r2 r4 r3 r2 13 2
0 2 2 3 3 0 0 6 m
3 3
0 0 0 1
0 0 0 1
Với 4
11
Downloaded by ANH BACH ()
lOMoARcPSD|39150642
2 3 1 2 1
b) A 3 2 7 9 1
2 2 12 m 2
31 1
2 3 1 1 2 1 2 2 2 1
1
c4 c5 3 2 7 1 9 r1 3 2 7 1 9
2 2 12 2 m 2 2 2 12 2 m
311 311
1 1 1 1
2 2 2 222
r2 3r1 5 11 1 5 11 1
r 2r 0 6 r3 2r2 0 6
3 1 2 2 2 0 5 11 1 m 2 2 22
0 0 0 2 m 14
311
1 1
2 22
c4 c3 0 5 1 11 6
2 22
0 0 2 0 m 14
Vậy với
13. Tìm m để hạng của ma trận sau bằng 3
1 1 2 4
0 3 2 2
a) B 1 3 1 1
1 4 0 2 b, B 2 6 m 1 4
1 1 m 4 .
4 12 3 m2
m 3 .
12
Downloaded by ANH BACH ()
lOMoARcPSD|39150642
1 1 2 4
0 3 2 2
a) B
1 4 0 2
1 1 m 4
1 1 4 2 1 1 4 2
0 3 2 2 r r 0 3 2 2
c3 c4 3 1
1 4 2 0 r4 r1 0 3 2 2
1 1 4 m 0 0 0 m 2
1 1 4 2 1 1 4 2
0 3 2 2 r r 0 3 2 2
r3 r2 4 3
0 0 0 0 c4 c3 0 0 m 2 0
0 0 0 m 2 0 0 0 0
Để rank(A)= 3 m 1
Vậy với thì rank(A)= 3 4
1 3 1
b, B 2 6 m 1 m 3
4 12 3 m2
r2 2r1 1 3 1 1
r 3 4r1 2 0 0 m 1 2
0 0 m 1 m 1
Để rank(A)= 3
1 3 1 1
b, B 2 6 m 1 4
4 12 3 m2 m 3
r2 2r1 1 3 1 1
r 3 4r1 2 0 0 m 1 2
0 0 m 1 m 1
m2 1 0
m 1
Để rank(A) =3 m 1 0
Vậy với m = 1 thì rank(A)= 3
13
Downloaded by ANH BACH ()
lOMoARcPSD|39150642
x1 2x2 +3x3 4x4 5
x2 x3 x4 1
x1 3x2 3x4 2
14. Giải hệ sau bằng phương pháp Gauss 7x1 3x3 x4 4
Xét ma trận hệ số mở rộng =
1 2 3 4 4 1 2 3 4 4
0 1 1 1 1 r3 r1 0 1 1 1 1
1 3 0 3 2 r 4 7r1 0 5 3 1 2
7 0 3 1 4 0 14 24 27 24
1 2 3 4 4 1 2 3 4 4
r3 5r2 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1
r4 14r2 0 0 2 4 3 r4 5r3 0 0 2 4 3
0 0 10 13 10 0 0 0 7 5
Rank(A)=Rank() = số ẩn
nhất
x1 2x2 3x3 4x4 4 x1 0,5
3
x2 x3 x4 1 x2
14
2x3 4x4 3
1
7x4 5 x3
14
5
x4
7
x y 2z 1
2x 3y mz 4
15. Tìm m để hệ phương trình sau có vơ số nghiệm 4x 5y z 2m
Xét ma trận hệ số mở rộng =
x y 2z 1
2x 3y mz 4
4x 5 y z 2m
1 1 2 1 1 1 2 1 1 1 2 1
r2 2r1
2 3 m 4 r 4r 0 1 m 4 2 r 3 r2 0 1 m 4 2
4 5 1 2m 3 1 7 2m 4 0 0 3 m 2m 6
0 1
14
Downloaded by ANH BACH ()
lOMoARcPSD|39150642
Để hệ phương trình vơ nghiệm rank(A)rank()
3-m=0
m=3
Vậy với m=3 thì hệ phương trình trên vơ nghiệm
Phần 2: Tìm hiểu một số ứng dụng theo chủ đề ma trận, ma trận nghịch đảo,
định thức , hệ phương trình tuyến tính
I.Ứng dụng của ma trận
1.Ứng dụng của ma trận trong kinh tế
Ví dụ: Một xí nghiệp sản xuất ra 3 loại sản phẩm G1,G2,G3 và phân phối hàng tuần
cho 3 đại lý A, B, C với số lượng cho bởi bảng sau:
G1 G2 G3
Đại lý A 150 320 180
Đại lý B 170 420 190
Đại lý C 201 63 58
Giả sử giá nhập các sản phẩm G1,G2,G3 lần lượt là 480$, 600$, 1020$. Và giá bán lẻ
của các sản phẩm tại các đại lý phân phối cho bởi bảng sau:
G1 G2 G3
Đại lý A 560 750 1580
Đại lý B 520 690 1390
Đại lý C 590 720 1780
a. Tính chi phí hàng tuần của mỗi đại lý
b. Tính Tổng doanh thu hang tuần của mỗi đại lý đối với từng loại hang hóa
c. Tính tổng lợi nhuận hàng tuần của mỗi đại lý
Bài Giải
a. Ta biểu diễn lượng hàng tiêu thụ hàng tuần và giá nhập hàng bởi các ma trận
như sau:
150 320 180 480
Q 170 420 190 C 600
201 63 58 , 1020
Tổng chi phí là:
15
Downloaded by ANH BACH ()
lOMoARcPSD|39150642
150 320 180 480 447600
170 420 190 600 527400
Total Cost = Q.C = 201 63 58 1020 193440
b. Ma trận giá bán lẻ được biểu diễn như sau:
560 750 1580 T 560 520 590
P 520 690 1390 750 690 720
590 720 1780 1580 1390 1780
Ta có:
150 320 180 560 520 590
Q P 170 420 190 750 690 720
201 63 58 1580 1390 1780
604400 N/A N/A
N / A 642300 N/A
N/A
N / A 267190
Ma trận doanh thu là ma trận cột gồm các phần tử nằm trên đường chéo chính của ma
trận tích QP như sau:
604400
642300
Total Revenue = 267190
c. Ta có: Lợi nhuận (profit) = Doanh thu – Chi phí
Profit = Total revenue – Total Cost
604400 447600 156800
642300 527400 114900
267190 193440 73750
2.Ứng dụng giải các bài toán thực tế
Ví dụ: Lớp điện 7 có top 10 bạn điểm kiểm tra cao nhất gồm các điểm 8, 9, 10. Biết
rằng tổng số điểm của 10 bạn là 87 và tổng số bạn có điểm 9 và điểm 10 bằng tổng số
16
Downloaded by ANH BACH ()
lOMoARcPSD|39150642
bạn có điểm 8. Hỏi có bao nhiêu bạn được điểm 8, bao nhiêu bạn được điểm 9, bao
nhiêu bạn được điểm 10 ?
Giải:
Gọi số bạn được 10 điểm là a
Gọi số bạn được 9 điểm là b
Gọi số bạn được 8 điểm là c
Theo đề bài ta có hệ phương trình:
10a + 9b + 8c = 87
a + b + c = 10 (*)
a + b = c
Từ (*) ta có:
10 9 8 a 87
A 1 1 1 X b B 10
1 1 1 ;
c ; 0
(*) trở thành: A.X=B
Det( A) 2 0 tồn tại A-1
Ta có:
a11 a21 a31 a11 ( 1)11 Det(M11) 1 1 1 1 2
* a12 ( 1)12 Det(M12 ) 1 1 1 1 2
A a12 a22 a13 ( 1)13 Det(M13 ) 1 1 1 1 0
a32
a13 a23 a33 ;
Tương tự ta tính được: a23 = -1
a33 = 1
a21 = 17; a31 = 1 ;
a22 = -18 a32 = -2
Ta có:
17
Downloaded by ANH BACH ()
lOMoARcPSD|39150642
A 1 1 A*
det( A)
2 17 1
1 1
A 2 18 2
2
0 1 1
1 8,5 0,5
A 1 1 9 1
0 0,5 0,5
Nhân A-1 vào hai bên trái của cả hai vế phương trình (1) ta được:
1 1
A AX A B
1 8,5 0,5 87 2
X A 1 B 1 9 1 10 3
0 0,5 0,5 0 5
a = 2
b = 3
c = 5
Kết luận: có 2 bạn 10 điểm, 3 bạn điểm 9, 5 bạn 8 điểm
3.Ứng dụng của ma trận trong mật mã học
Ví dụ: Cho ma trận
1 1 1
A 0 1 1
1 0 1
Và một sự tương ứng giữa các ký tự và các số như sau:
0 2 4 6 8 10 1 3 5 7 9
- U E A H O Q Y TM I
18
Downloaded by ANH BACH ()
lOMoARcPSD|39150642
Một người muốn gửi một dòng mặt khẩu cho đồng nghiệp. Để đảm bảo bí mật anh ta
dùng bảng tương ứng trên chuyển dòng mặt khẩu này thành một dãy số và viết dãy số
nay thành mà trận B theo nguyên tắc: lần lượt từ trái sang phải mỗi chữ số là 1 vị trí
trên các dịng của ma trận B. Sau khi tính C = A.B và chuyển C về dãy số thì ta được
sau đây
4 5 1 14 5 3 3 -2 10 0 9 11 8 14 10
Hãy giải mã dịng thơng tin trên
Giải:
Ta có:
det( A) 1 0 A 1 Mà A-1 Là ma trận vuông cấp 3 nên C có 3 dịng
C AB B A 1C
Mặt khác dãy có 15 phần tử suy ra mỗi dịng có 5 phần tử. C là ma trận cấp 3x5
4 5 1 14 5
C 3 3 2 10 0
9 11 8 14 10
Tính các phần bù đại số và lập ma trận phù hợp ta được
1 1 0 1 1 0
A* 1 0 1 A 1 ( 1) 1 0 1
1 1 1 ; 1 1 1
19
Downloaded by ANH BACH ()
lOMoARcPSD|39150642
1 1 0 4 5 1 14 5
B A 1 C ( 1) 1 0 1 3 3 2 10 0
1 1 1 9 11 8 14 10
1 2 3 4 5
B 5 6 7 0 5
8 9 5 10 5
Dãy số của ma trận B là:
1 2 3 4 5 5 6 7 0 5 8 9 5 10 5
Mật mã: QUYET TAM - THI TOT
II.Ứng dụng của định thức
1.Tính diện tích tam giác
VD:
1 1 2,5 1 1 5
SABC AB, AC 3 2 1
2 21 31 4
2.Tính thể tích hình khơng gian
Ví Dụ: Tính thể tích hình lăng trụ
20
Downloaded by ANH BACH ()