Uppgift 3

Lös matrisekvationen \(\left ( XA^{2} \right )^{-1}= A^{-1}B^{-1}\) där,

$$A =\begin{bmatrix} 1 & 1 & 1\\ 1 & 1 & 0 \\ 1 & 0 & 0 \end{bmatrix} \, \text{och} \, B=\frac{1}{3} \begin{bmatrix} 1 & 2 & -2 \\ 2 & 1 & 2 \\ -2 & 2 & 1 \end{bmatrix}$$

Ekvationen kan förenklas:

$$(A^2)^{-1}X^{-1} = A^{-1}B^{-1}$$

Multiplicera med \(A\) från vänster:

$$A^{-1}X^{-1} = B^{-1}$$

Multiplicera med \(X\) från höger:

$$A^{-1} = B^{-1}X$$

Och slutligen multiplicera med \(B\) från vänster:

$$BA^{-1} = X$$

Vi har \(B\), så det som återstår är att beräkna inversen av \(A\). Vi gör det med Jacobis metod:

$$\left( \begin{array}{ccc|ccc} 1 & 1 & 1 & 1 & 0 & 0\\ 1 & 1 & 0 & 0 & 1 & 0\\ 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 \end{array} \right)$$

Genom att göra Gauss-Jordan-elimination på matrisen till vänster tills den blir identitetsmatrisen, så kommer vi få \(A^{-1}\) till höger.

Börja med att byta plats på rad 1 och rad 3:

$$\left( \begin{array}{ccc|ccc} 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 \\ 1 & 1 & 0 & 0 & 1 & 0\\1 & 1 & 1 & 1 & 0 & 0 \end{array} \right)$$

Subtrahera bort rad 1 från rad 2, och sedan rad 1 och 2 från rad 3.

$$\left( \begin{array}{ccc|ccc} 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0 & 0 & 1 & -1\\0 & 0 & 1 & 1 & -1 & 0 \end{array} \right)$$

Vilket ger oss svaret:

$$X = BA^{-1} = \frac{1}{3} \begin{pmatrix} 1 & 2 & -2\\ 2 & 1 & 2 \\ -2 & 2 & 1 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 0 & 0 & 1\\ 0 & 1 & -1 \\ 1 & -1 & 0 \end{pmatrix}$$
$$= \frac{1}{3} \begin{pmatrix} -2 & 4 & -1\\ 2 & -1 & 1 \\ 1 & 1 & -4 \end{pmatrix}$$


Har du kommit så här långt i mattestudierna passar du kanske utmärkt som volontär i Mattecentrums räknestugor. Läs mer här om hur du blir volontär.

Har du en fråga du vill ställa om Uppgift 3? Ställ den på Pluggakuten.se
Har du hittat ett fel, eller har du kommentarer till materialet på den här sidan? Mejla matteboken@mattecentrum.se