8_Matrizes e Operações com                     Em cada matriz dos exemplos acima tem ao
                                                 lado indicando o número de linhas e o de
           Matrizes                              colunas referente, o primeiro exemplo esta
                                                 indicado 2 x 3 que lê-se: a matriz é de ordem
Podemos dizer de forma simplificada que uma      dois por três. Assim como no capítulo de
matriz é uma tabela com colunas (vertical) e     conjuntos numéricos, cada número pertencente
linhas (horizontal).                             a uma matriz é considerado seu elemento.

Definição para Sistemas: Matrizes são tabelas    Se pegarmos uma matriz qualquer de ordem m x
retangulares utilizadas para organizar dados     n, como iríamos representá-la?
numéricos, onde cada número é chamado            Cada elemento de uma matriz pertence a uma
elemento da matriz, as filas horizontais são     linha e uma coluna. Dada a matriz de ordem 3 x
chamadas linhas e as filas verticais são         2:
chamadas colunas

Então chamaremos de matriz toda tabela (m x n)
sendo que “m” e “n” podem assumir qualquer
valor natural menos o zero. Sendo “m” é o
número de linhas e “n” o número de colunas.
                                                 O elemento - 5 pertence a 1ª linha e a 1ª coluna.
Para representar uma matriz devemos colocar as   O elemento 2 pertence a 2ª linha e 2ª coluna.
linhas e colunas entre parênteses, chaves ou
entre duas barras duplas, observe os exemplos:   Para representarmos uma matriz de ordem 2 x 2
                                                 onde não temos seus elementos definidos,
Representação Genérica de uma matriz:            representamos da seguinte forma:




                                                 Onde, a11 ; a21 ; a12 ; a22 são elementos da matriz
                                                 de ordem 2 x 2 (duas linhas e duas colunas).




                                                 Então o elemento a21 pertence a 2ª linha e 1º
                                                 coluna.

                                                 Exemplo:
                                                 Escreva a matriz A = (ai j)2 x 3, tal que ai j = 2i
                                                 + j.

                                                 A matriz A é de ordem 2 x 3, então podemos
                                                 escrevê-la assim:


                                                 A=


                                                 Agora os números que ocuparam o lugar de: a11,
                                                 a21, a12, a22, a13 e a23, irão depender da equação
                                                 dada no enunciado: ai j = 2i + j.
                                                 Então iremos calcular cada elemento sabendo
                                                 que:
                                                 i é a linha que o elemento pertence.
j é a coluna que o elemento pertence.

a11 = 2 . 1 + 1       a21 = 2 . 2 + 1
a11 = 3               a21 = 5

a12 = 2 . 1 + 2       a22 = 2 . 2 + 2
a12 = 4               a22 = 6                    (Podendo ser representada por 03 x 2 ).

a13 = 2 . 1 + 3       a23 = 2 . 2 + 3            Matriz quadrada
a13= 5                a23 = 7
                                                 Matriz quadrada é toda matriz que o número de
Então os elementos que pertencem a matriz A      colunas é o mesmo do número de linhas. Por
são:
                                                 exemplo:




Uma matriz recebe certo tipo de nome
dependendo da quantidade de elementos em
suas linhas e colunas ou apenas por              Quando a matriz é quadrada nela podemos
características específicas.                     perceber a presença de uma diagonal secundária
                                                 e uma diagonal principal.
Matriz linhas

Recebe o nome de Matriz linha toda matriz que
possui apenas uma linha. O número de colunas é
independente. Exemplo:


                      1x3

Matriz coluna
                                                 Matriz diagonal
Recebe o nome de Matriz coluna toda matriz
que possuir apenas uma coluna. O número de       Será uma matriz diagonal, toda matriz quadrada
linhas é independente. Exemplo:                  que os elementos que não pertencem à diagonal
                                                 principal sejam iguais a zero. Sendo que os
                                                 elementos da diagonal principal podem ser
                                                 iguais a zero ou não. Por exemplo:




           5x1

Matriz nula

Recebe o nome de Matriz nula toda matriz que
independentemente do número de linhas e
colunas todos os seus elementos são iguais a
zero. Exemplo:
uma matriz qualquer basta trocar os sinais dos
                                                  elementos.

                                                  Matrizes iguais ou igualdade de matrizes

                                                  Dada uma matriz A e uma matriz B, as duas
                                                  poderão ser iguais se somente seus elementos
                                                  correspondentes forem iguais.




Matriz identidade
                                                  As matrizes A e B são iguais, pois seus
Para que uma matriz seja matriz identidade ela    elementos correspondentes são iguais.
tem que ser quadrada e os elementos que
pertencerem à diagonal principal devem ser        Matriz Transposta (At)
iguais a 1 e o restante dos elementos iguais a
zero. Veja o exemplo:                             É a matriz que se obtém trocando
                                                  ordenadamente as linhas pelas colunas da matriz
                                                  dada.

                                                  Se B = (bij)mxn é transposta de A = (aij)mxn, então
                                                  bij = aij.




Matriz oposta

Dada uma matriz B, a matriz oposta a ela é - B.
Se tivermos uma matriz:                           Operações com Matrizes


                                                  Igualdade de Matrizes

                                                  Duas matrizes A = (aij)mxn e B = (bij)mxn de
                                                  mesma ordem, são iguais se, e somente se, aij =
                                                  bij.




A matriz oposta a ela é:
                                                  Propriedades da Igualdade

                                                  - Se A = B, então At = Bt

                                                  - (At)t = A

                                                  Adição e subtração de Matrizes

                                                  A soma de duas matrizes A = (aij)mxn e B =
É simples: para encontrar a matriz oposta de      (bij)mxn de mesma ordem é uma matriz C =
(aij)mxn tal que C = aij + bij.
                                                 Sendo A, B, C, O (matriz nula) matrizes de
A subtração de matrizes é dada pela sentença:    mesmo tipo, valem as propriedades da
                                                 multiplicação de numero real por matriz:
A – B = A + (– B )

                                                 1.A = A
                                                 (-1).A = -A
                                                 0.A = 0
                                                 p.(A + B) = p.A + p.B
                                                 (p + q).B = p.B + q.B
                                                 p.(q.A) = (p.q).A

                                                 Propriedades do Produto de Matrizes
                                                 Sendo A, B, C matrizes, e a um número real, e
Propriedades da adição de Matrizes               supondo as operações abaixo possíveis, temos
                                                 que:

a) A + B = B + A (COMUTATIVA)                    a) A.(B.C) = (A.B).C (associativa)

b) (A + B) + C = A + (B + C) (ASSOCIATIVA)       b) A.(B+C) = A.B + A.C (distributiva à direita)
c) A + 0 = 0 + A = A (ELEMENTO NEUTRO)
                                                 c) (A+B).C = A.C+B.C (distributiva à esquerda)
d) A + (-A) = (-A) + A = 0 (ELEMENTO
OPOSTO)

e) (A + B)T = AT + BT (TRANSPOSTA DA
                                                 d)                      I é a identidade
SOMA)

Multiplicação de número real por matriz          e) (A . B) = A . (B) = . (A . B)

                                                 f) (A . B)T = BT . AT

Dada uma matriz A = (aij)mxn e um número real
                                                 Observações Importantes:
k, denomina-se matriz produto do numero real
K por A, a matriz obtida multiplicando-se cada
                                                 1.ª A multiplicação de matrizes não é
um dos seus elementos por k.
                                                 comutativa, isto é, existem matrizes A e B tais
                                                 que AB      BA.

                                                 2.ª Na multiplicação de matrizes não vale o
                                                 anulamento do produto, isto é, podemos ter A .
Observe como exemplo a determinação da           B = 0 mesmo com A         0eB      0.
matriz 3ª, a partir de
                                                 3.ª Não vale também a simplificação, isto é,
                                                 podemos ter AB = AC, mesmo com A           0eB
                                                      C.

                                                 Multiplicação de matrizes

                                                 Sendo A uma matriz do tipo “mxn” e B uma
                                                 matriz do tipo “nxp”, define-se produto da
                                                 matriz A pela matriz B a matriz C, do tipo
                                                 “mxp”, tal que cada elemento de C (cij) satisfaz:
Em outras palavras, cada elemento de C é
calculado multiplicando-se ordenadamente os
elementos da linha i da matriz A pelos
elementos correspondentes da coluna j da matriz
B e , a seguir, somando-se os produtos obtidos.
Veja abaixo:




O produto entre duas matrizes A e B é definido
se , e somente se, o número de “colunas” da
matriz A for igual ao numero de “linhas” da
matriz B. Assim:




O elemento neutro da multiplicação de matrizes
é a matriz identidade(I).

Matrizes e operacoes com matrizes 01

  • 1.
    8_Matrizes e Operaçõescom Em cada matriz dos exemplos acima tem ao lado indicando o número de linhas e o de Matrizes colunas referente, o primeiro exemplo esta indicado 2 x 3 que lê-se: a matriz é de ordem Podemos dizer de forma simplificada que uma dois por três. Assim como no capítulo de matriz é uma tabela com colunas (vertical) e conjuntos numéricos, cada número pertencente linhas (horizontal). a uma matriz é considerado seu elemento. Definição para Sistemas: Matrizes são tabelas Se pegarmos uma matriz qualquer de ordem m x retangulares utilizadas para organizar dados n, como iríamos representá-la? numéricos, onde cada número é chamado Cada elemento de uma matriz pertence a uma elemento da matriz, as filas horizontais são linha e uma coluna. Dada a matriz de ordem 3 x chamadas linhas e as filas verticais são 2: chamadas colunas Então chamaremos de matriz toda tabela (m x n) sendo que “m” e “n” podem assumir qualquer valor natural menos o zero. Sendo “m” é o número de linhas e “n” o número de colunas. O elemento - 5 pertence a 1ª linha e a 1ª coluna. Para representar uma matriz devemos colocar as O elemento 2 pertence a 2ª linha e 2ª coluna. linhas e colunas entre parênteses, chaves ou entre duas barras duplas, observe os exemplos: Para representarmos uma matriz de ordem 2 x 2 onde não temos seus elementos definidos, Representação Genérica de uma matriz: representamos da seguinte forma: Onde, a11 ; a21 ; a12 ; a22 são elementos da matriz de ordem 2 x 2 (duas linhas e duas colunas). Então o elemento a21 pertence a 2ª linha e 1º coluna. Exemplo: Escreva a matriz A = (ai j)2 x 3, tal que ai j = 2i + j. A matriz A é de ordem 2 x 3, então podemos escrevê-la assim: A= Agora os números que ocuparam o lugar de: a11, a21, a12, a22, a13 e a23, irão depender da equação dada no enunciado: ai j = 2i + j. Então iremos calcular cada elemento sabendo que: i é a linha que o elemento pertence.
  • 2.
    j é acoluna que o elemento pertence. a11 = 2 . 1 + 1 a21 = 2 . 2 + 1 a11 = 3 a21 = 5 a12 = 2 . 1 + 2 a22 = 2 . 2 + 2 a12 = 4 a22 = 6 (Podendo ser representada por 03 x 2 ). a13 = 2 . 1 + 3 a23 = 2 . 2 + 3 Matriz quadrada a13= 5 a23 = 7 Matriz quadrada é toda matriz que o número de Então os elementos que pertencem a matriz A colunas é o mesmo do número de linhas. Por são: exemplo: Uma matriz recebe certo tipo de nome dependendo da quantidade de elementos em suas linhas e colunas ou apenas por Quando a matriz é quadrada nela podemos características específicas. perceber a presença de uma diagonal secundária e uma diagonal principal. Matriz linhas Recebe o nome de Matriz linha toda matriz que possui apenas uma linha. O número de colunas é independente. Exemplo: 1x3 Matriz coluna Matriz diagonal Recebe o nome de Matriz coluna toda matriz que possuir apenas uma coluna. O número de Será uma matriz diagonal, toda matriz quadrada linhas é independente. Exemplo: que os elementos que não pertencem à diagonal principal sejam iguais a zero. Sendo que os elementos da diagonal principal podem ser iguais a zero ou não. Por exemplo: 5x1 Matriz nula Recebe o nome de Matriz nula toda matriz que independentemente do número de linhas e colunas todos os seus elementos são iguais a zero. Exemplo:
  • 3.
    uma matriz qualquerbasta trocar os sinais dos elementos. Matrizes iguais ou igualdade de matrizes Dada uma matriz A e uma matriz B, as duas poderão ser iguais se somente seus elementos correspondentes forem iguais. Matriz identidade As matrizes A e B são iguais, pois seus Para que uma matriz seja matriz identidade ela elementos correspondentes são iguais. tem que ser quadrada e os elementos que pertencerem à diagonal principal devem ser Matriz Transposta (At) iguais a 1 e o restante dos elementos iguais a zero. Veja o exemplo: É a matriz que se obtém trocando ordenadamente as linhas pelas colunas da matriz dada. Se B = (bij)mxn é transposta de A = (aij)mxn, então bij = aij. Matriz oposta Dada uma matriz B, a matriz oposta a ela é - B. Se tivermos uma matriz: Operações com Matrizes Igualdade de Matrizes Duas matrizes A = (aij)mxn e B = (bij)mxn de mesma ordem, são iguais se, e somente se, aij = bij. A matriz oposta a ela é: Propriedades da Igualdade - Se A = B, então At = Bt - (At)t = A Adição e subtração de Matrizes A soma de duas matrizes A = (aij)mxn e B = É simples: para encontrar a matriz oposta de (bij)mxn de mesma ordem é uma matriz C =
  • 4.
    (aij)mxn tal queC = aij + bij. Sendo A, B, C, O (matriz nula) matrizes de A subtração de matrizes é dada pela sentença: mesmo tipo, valem as propriedades da multiplicação de numero real por matriz: A – B = A + (– B ) 1.A = A (-1).A = -A 0.A = 0 p.(A + B) = p.A + p.B (p + q).B = p.B + q.B p.(q.A) = (p.q).A Propriedades do Produto de Matrizes Sendo A, B, C matrizes, e a um número real, e Propriedades da adição de Matrizes supondo as operações abaixo possíveis, temos que: a) A + B = B + A (COMUTATIVA) a) A.(B.C) = (A.B).C (associativa) b) (A + B) + C = A + (B + C) (ASSOCIATIVA) b) A.(B+C) = A.B + A.C (distributiva à direita) c) A + 0 = 0 + A = A (ELEMENTO NEUTRO) c) (A+B).C = A.C+B.C (distributiva à esquerda) d) A + (-A) = (-A) + A = 0 (ELEMENTO OPOSTO) e) (A + B)T = AT + BT (TRANSPOSTA DA d) I é a identidade SOMA) Multiplicação de número real por matriz e) (A . B) = A . (B) = . (A . B) f) (A . B)T = BT . AT Dada uma matriz A = (aij)mxn e um número real Observações Importantes: k, denomina-se matriz produto do numero real K por A, a matriz obtida multiplicando-se cada 1.ª A multiplicação de matrizes não é um dos seus elementos por k. comutativa, isto é, existem matrizes A e B tais que AB BA. 2.ª Na multiplicação de matrizes não vale o anulamento do produto, isto é, podemos ter A . Observe como exemplo a determinação da B = 0 mesmo com A 0eB 0. matriz 3ª, a partir de 3.ª Não vale também a simplificação, isto é, podemos ter AB = AC, mesmo com A 0eB C. Multiplicação de matrizes Sendo A uma matriz do tipo “mxn” e B uma matriz do tipo “nxp”, define-se produto da matriz A pela matriz B a matriz C, do tipo “mxp”, tal que cada elemento de C (cij) satisfaz:
  • 5.
    Em outras palavras,cada elemento de C é calculado multiplicando-se ordenadamente os elementos da linha i da matriz A pelos elementos correspondentes da coluna j da matriz B e , a seguir, somando-se os produtos obtidos. Veja abaixo: O produto entre duas matrizes A e B é definido se , e somente se, o número de “colunas” da matriz A for igual ao numero de “linhas” da matriz B. Assim: O elemento neutro da multiplicação de matrizes é a matriz identidade(I).