Math ClubMath Club
v1 · padrão canônico

Урок 31 — Введение в матрицы

Матрица как прямоугольная таблица чисел. Обозначения, размерности, равенство, специальные типы.

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

Определение и типы

Специальные типы

  • Квадратная (m=nm = n): одинаковое число строк и столбцов.
  • Строка (1×n1 \times n): одна строка, вектор-строка.
  • Столбец (m×1m \times 1): один столбец, вектор-столбец.
  • Диагональная: квадратная с aij=0a_{ij} = 0 при iji \neq j.
  • Единичная (InI_n): диагональная с диагональными элементами =1= 1.
  • Нулевая: все элементы равны 0.
  • Верхнетреугольная: aij=0a_{ij} = 0 при i>ji > j.
  • Нижнетреугольная: aij=0a_{ij} = 0 при i<ji < j.
  • Симметрическая: AT=AA^T = A, то есть aij=ajia_{ij} = a_{ji}.
  • Антисимметрическая: AT=AA^T = -A, то есть aij=ajia_{ij} = -a_{ji}.

Диагональ квадратной матрицы

Главная диагональ — это {aii}\{a_{ii}\}. След: 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
    Определите размерность A=(123456)A = \begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 3 & 4 \\ 5 & 6 \end{pmatrix}.
  2. Ex. 31.2Application
    Напишите единичную матрицу 3×33 \times 3.
  3. Ex. 31.3ApplicationAnswer key
    Напишите нулевую матрицу 2×42 \times 4.
  4. Ex. 31.4Application
    Для A=(5234)A = \begin{pmatrix} 5 & -2 \\ 3 & 4 \end{pmatrix}, определите a11,a12,a21,a22a_{11}, a_{12}, a_{21}, a_{22}.
  5. Ex. 31.5Application
    Постройте матрицу A2×3A_{2 \times 3} такую, что aij=i+ja_{ij} = i + j.
  6. Ex. 31.6Application
    Постройте A3×3A_{3 \times 3} такую, что aij=ija_{ij} = i \cdot j.
  7. Ex. 31.7Application
    Проверьте, является ли A=(1223)A = \begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 2 & 3 \end{pmatrix} симметрической.
  8. Ex. 31.8Application
    Проверьте, является ли A=(0110)A = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ -1 & 0 \end{pmatrix} антисимметрической.
  9. Ex. 31.9Application
    След (123456789)\begin{pmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \\ 7 & 8 & 9 \end{pmatrix}.
  10. Ex. 31.10Application
    При каком xx выполняется (x23x)=(5235)\begin{pmatrix} x & 2 \\ 3 & x \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 5 & 2 \\ 3 & 5 \end{pmatrix}?
  11. Ex. 31.11ApplicationAnswer key
    Постройте любую верхнетреугольную матрицу 3×33 \times 3.
  12. Ex. 31.12Application
    Постройте диагональную матрицу 3×33 \times 3 с диагоналями 2,1,52, -1, 5.
  13. Ex. 31.13ApplicationAnswer key
    Определите элемент a32a_{32} матрицы (123456789)\begin{pmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \\ 7 & 8 & 9 \end{pmatrix}.
  14. Ex. 31.14Application
    Для Am×nA_{m \times n} при m=nm = n, какая это матрица?
  15. Ex. 31.15Application
    Сколько элементов в матрице 4×54 \times 5?
  16. Ex. 31.16Application
    Постройте A2×2A_{2 \times 2} с aij=(1)i+ja_{ij} = (-1)^{i+j}.
  17. Ex. 31.17Application
    Покажите, что симметрическая + антисимметрическая матрица — это общая.
  18. Ex. 31.18Application
    Проверьте, является ли (100010001)\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} единичной.
  19. Ex. 31.19ApplicationAnswer key
    Решите: является ли матрица (0110)\begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 1 & 0 \end{pmatrix} симметрической?
  20. Ex. 31.20Application
    Постройте единичную матрицу 5×55 \times 5. Сколько нулей?
  21. Ex. 31.21ModelingAnswer key
    Оценки 3 учеников по 4 предметам: составьте матрицу 3×43 \times 4.
  22. Ex. 31.22Modeling
    Расстояния между 4 городами: симметрическая матрица 4×44 \times 4 с нулевой диагональю.
  23. Ex. 31.23ModelingAnswer key
    Изображение в градациях серого 2×32 \times 3. Каждый элемент от 0 (чёрный) до 255 (белый).
  24. Ex. 31.24Modeling
    Таблица цен по магазин × продукт: матрица.
  25. Ex. 31.25Modeling
    В ML, набор данных с nn образцами × dd признаками: матрица n×dn \times d.
  26. Ex. 31.26Modeling
    Линейная система {2x+3y=5xy=1\begin{cases} 2x + 3y = 5 \\ x - y = 1 \end{cases} → расширенная матрица.
  27. Ex. 31.27Modeling
    Матрица смежности графа: Aij=1A_{ij} = 1 если есть ребро между вершиной ii и jj, 00 в противном случае.
  28. Ex. 31.28Modeling
    Канбан-таблица: 3 этапа × 5 задач. Бинарная матрица.
  29. Ex. 31.29Modeling
    В финансах, корреляционная матрица 5×55 \times 5 между акциями: симметрическая, диагональ =1= 1.
  30. Ex. 31.30ModelingAnswer key
    В производстве, матрица стоимость ×\times количество: каждый элемент — общая стоимость этой комбинации.

Источники этого урока

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.