Math ClubMath Club
v1 · padrão canônico

第31回 — 行列入門

矩形の数値表としての行列。記法、次元、等しさ、特殊な型。

Used in: 1.º ano EM (15 anos) · Equiv. Math II japonês · Equiv. Klasse 10 alemã · Pré-cálculo norte-americano §11.5

A=(aij)m×n=(a11a12a1na21a22a2nam1am2amn)A = (a_{ij})_{m \times n} = \begin{pmatrix} a_{11} & a_{12} & \cdots & a_{1n} \\ a_{21} & a_{22} & \cdots & a_{2n} \\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ a_{m1} & a_{m2} & \cdots & a_{mn} \end{pmatrix}
Choose your door

Rigorous notation, full derivation, hypotheses

定義と型

特殊な型

  • 正方 (m=nm = n):行と列の数が同じ。
  • (1×n1 \times n):1行、行ベクトル。
  • (m×1m \times 1):1列、列ベクトル。
  • 対角:正方でiji \neq jのときaij=0a_{ij} = 0
  • 単位 (InI_n):対角で対角成分=1= 1
  • :全ての要素が0。
  • 上三角i>ji > jのときaij=0a_{ij} = 0
  • 下三角i<ji < jのときaij=0a_{ij} = 0
  • 対称AT=AA^T = A、すなわちaij=ajia_{ij} = a_{ji}
  • 反対称AT=AA^T = -A、すなわちaij=ajia_{ij} = -a_{ji}

正方行列の対角

主対角{aii}\{a_{ii}\}トレースtr(A)=aii\text{tr}(A) = \sum a_{ii}

Exercise list

30 exercises · 7 with worked solution (25%)

Application 20Modeling 10
  1. Ex. 31.1Application
    A=(123456)A = \begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 3 & 4 \\ 5 & 6 \end{pmatrix}の次元を特定せよ。
  2. Ex. 31.2Application
    3×33 \times 3単位行列を書け。
  3. Ex. 31.3ApplicationAnswer key
    2×42 \times 4零行列を書け。
  4. Ex. 31.4Application
    A=(5234)A = \begin{pmatrix} 5 & -2 \\ 3 & 4 \end{pmatrix}について、a11,a12,a21,a22a_{11}, a_{12}, a_{21}, a_{22}を特定せよ。
  5. Ex. 31.5Application
    aij=i+ja_{ij} = i + jとなる行列A2×3A_{2 \times 3}を構成せよ。
  6. Ex. 31.6Application
    aij=ija_{ij} = i \cdot jとなるA3×3A_{3 \times 3}を構成せよ。
  7. Ex. 31.7Application
    A=(1223)A = \begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 2 & 3 \end{pmatrix}が対称か検証せよ。
  8. Ex. 31.8Application
    A=(0110)A = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ -1 & 0 \end{pmatrix}が反対称か検証せよ。
  9. Ex. 31.9Application
    (123456789)\begin{pmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \\ 7 & 8 & 9 \end{pmatrix}のトレース。
  10. Ex. 31.10Application
    どのxx(x23x)=(5235)\begin{pmatrix} x & 2 \\ 3 & x \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 5 & 2 \\ 3 & 5 \end{pmatrix}が成り立つか?
  11. Ex. 31.11ApplicationAnswer key
    任意の3×33 \times 3上三角行列を構成せよ。
  12. Ex. 31.12Application
    対角成分2,1,52, -1, 53×33 \times 3対角行列を構成せよ。
  13. Ex. 31.13ApplicationAnswer key
    (123456789)\begin{pmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \\ 7 & 8 & 9 \end{pmatrix}の要素a32a_{32}を特定せよ。
  14. Ex. 31.14Application
    m=nm = nであるAm×nA_{m \times n}は、何の行列か?
  15. Ex. 31.15Application
    4×54 \times 5行列にはいくつの要素があるか?
  16. Ex. 31.16Application
    aij=(1)i+ja_{ij} = (-1)^{i+j}A2×2A_{2 \times 2}を構成せよ。
  17. Ex. 31.17Application
    対称行列+反対称行列は一般的であることを示せ。
  18. Ex. 31.18Application
    (100010001)\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}が単位行列か検証せよ。
  19. Ex. 31.19ApplicationAnswer key
    判定:行列(0110)\begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 1 & 0 \end{pmatrix}は対称か?
  20. Ex. 31.20Application
    5×55 \times 5単位行列を構成せよ。ゼロはいくつ?
  21. Ex. 31.21ModelingAnswer key
    3人の学生の4科目の成績:3×43 \times 4行列を組み立てよ。
  22. Ex. 31.22Modeling
    4都市間の距離:対角がゼロの対称4×44 \times 4行列。
  23. Ex. 31.23ModelingAnswer key
    グレースケール画像2×32 \times 3。各要素は0(黒)から255(白)。
  24. Ex. 31.24Modeling
    店舗 × 製品の価格表:行列。
  25. Ex. 31.25Modeling
    MLで、nnサンプル × dd特徴量のデータセット:n×dn \times d行列。
  26. Ex. 31.26Modeling
    線形システム{2x+3y=5xy=1\begin{cases} 2x + 3y = 5 \\ x - y = 1 \end{cases} → 拡大行列。
  27. Ex. 31.27Modeling
    グラフの隣接行列:頂点iijjの間に辺があればAij=1A_{ij} = 1、なければ00
  28. Ex. 31.28Modeling
    かんばん表:3段階 × 5タスク。バイナリ行列。
  29. Ex. 31.29Modeling
    金融で、株式間の5×55 \times 5相関行列:対称、対角=1= 1
  30. Ex. 31.30ModelingAnswer key
    生産で、コスト ×\times 数量行列:各要素はその組合せの総コスト。

本講義の出典

Updated on 2026-04-29 · Author(s): Clube da Matemática

Found an error? Open an issue on GitHub or submit a PR — open source forever.