Svmmarivm
Haec lectio qvartam cvrsvs partem aperit, qvae matricibvs et strvctvris algebraicis dicata est. Septem lectiones qvibvs constat proponit et filvm qvo inter se nectvntvr: tabvla coefficientivm systematis linearis fit obiectvm operationibvs propriis instrvctvm, determinans decernit qvando systema qvadratvm vnicam solvtionem habeat, matrix inversa id vno ictv solvit, matrices vt transformationes plani legvntvr, nvmeri complexi vt familia matricvm redevnt, et qvod omnibvs his compvtationibvs commvne est in notionibvs algebraicis gregis, anvli et corporis condensatvr. Memoriam historicam harvm notionvm percvrrit, a Novem capitibvs de arte mathematica vsqve ad Cayley, Galois et Noether; dvas qvaestiones vnde ortae svnt accvrate envntiat, solvtionem systematvm linearivm et solvtionem aeqvationvm polynomialivm per radicales; et indicat vbi itervm adhibeantvr: in hoc cvrsv, praesertim in geometria analytica spatii qvae evm clavdit, in aliis cvrsibvs sitvs et in scientia et arte.
Proposita discendi
- Seriem lectionvm partis describere et explicare qvid qvaeqve conferat ad stvdivm systematvm linearivm, transformationvm plani et strvctvrarvm algebraicarvm.
- Notiones matricis, determinantis et gregis in svo contextv historico collocare, qvaestionem nominando qvam qvaeqve solvere venit.
- Problema classicvm trivm incognitarvm vt aeqvationem matricialem ponere et id per eliminationem et per determinantia solvere.
- Explicare, exemplo aeqvationis secvndi gradvs, cvr stvdivm permvtationvm radicvm aeqvationis ad notionem gregis dvxerit, et vsvs hodiernos matricvm et strvctvrarvm algebraicarvm agnoscere.
Probatio initialis
Anteqvam pars percvrratvr, initivm metiri expedit. Novem primae qvaestiones septem lectiones partis qvae materiam tradvnt percvrrvnt, binis qvaestionibvs lectionibvs centralibvs datis, illi de determinantibvs et illi de matrice inversa, et decima est problema exemplaris mathematici constrvendi, qvod postvlat vt res in contextv posita prodvcto matricvm exprimatvr; eaedem facvltates in fine itervm explorantvr, in lectione synthesis. Tres postremae explorant qvae pars e cvrsv I et e parte de nvmeris complexis forma polari nota esse ponit. Nvlla nota datvr: valet ad cognoscendvm qvid teneatvr et vbi morandvm sit.
Antequam vnitatem incipias, pvnctvm vnde proficisceris metire. Brevis est sui ipsivs probatio: non aestimatvr, et eivs exitvs in solo tvo navigatro servatvr.
Qvaestio 1Sint et . Qvod est prodvctvm ?
Est prodvctvm , ordine inverso. Prodvctvm matricvm commvtativvm non est, et in versvs svnt ipsivs .Est prodvctvm elementorvm singvlorvm, qvod compositioni svbstitvtionvm linearivm non respondet. Prodvctvm matricvm versvs cvm colvmnis conivngit.Versvs ipsivs cvm versibvs ipsivs conivncti svnt, qvod dat . Elementvm ipsivs colvmna ipsivs vtitvr.Qvodqve elementvm versvm ipsivs cvm colvmna ipsivs conivngit: elementvm est , elementvm est , elementvm est et elementvm est .Qvaestio 2Consideretvr systema aeqvationvm , et . Pro qvibvs valoribvs ipsivs compatibile est, et qvot solvtiones tvm habet?
Tres aeqvationes cvm tribvs incognitis non semper vnicam solvtionem habent: hic matrix coefficientivm rangvm habet, qvia eivs tertivs versvs est svmma dvorvm aliorvm.Compatibile non significat vnicam solvtionem habere: pro rangvs commvnis est , minor nvmero incognitarvm, et infinitae solvtiones svnt.Qvod versvs coefficientivm combinatio aliorvm est systema incompatibile non reddit; tale est solvm si terminvs constans eandem relationem non servat, id est si .Tertivs versvs coefficientivm est svmma dvorvm primorvm, et forma gradata efficienda remanet versvs . Si , matrix avcta rangvm habet et matrix coefficientivm rangvm , et systema incompatibile est; si , vterqve rangvs est , minor nvmero incognitarvm, et per theorema Rovché-Frobenii est parameter liber.Qvaestio 3Compvta determinans matricis versvvm , et .
Responsvm rectvm:
Evolvtio secvndvm primvm versvm dat . Qvi obtinet signvm alternvm secvndi termini evolvtionis oblitvs est.Qvaestio 4Sit matrix ordinis cvm . Qvantvm valet ?
Responsvm rectvm:
Transposita idem determinans habet, et matricem per mvltiplicare qvemqve ex tribvs eivs versibvs per mvltiplicat; ob linearitatem in qvoqve versv determinans per mvltiplicatvr et valet . Qvi obtinet semel tantvm per mvltiplicavit, qvasi in vnvs tantvm versvs mvltiplicatvs esset.Qvaestio 5Qvae est inversa matricis ?
Est matrix cofactorvm non transposita. Inversa est matrix adivncta, id est transposita matricis cofactorvm, per determinans divisa.Est matrix reciprocorvm elementorvm, qvae inversa non est: eivs prodvctvm cvm identitas non est. Inversa matricis non elementis singvlis compvtatvr.Elementa diagonalis principalis permvtata svnt, sed signvm elementorvm alterivs diagonalis non mvtatvm est; prodvctvm cvm elementa non nvlla extra diagonalem habet.Determinans est ; secvndvm formvlam ordinis secvndi elementa diagonalis principalis permvtantvr, signvm elementorvm alterivs mvtatvr et per dividitvr. Prodvctvm cvm identitatem dat.Repete: Matrix inversa
Qvaestio 6Sint , et matrices qvadratae eivsdem ordinis, et invertibilibvs. Qvae est solvtio aeqvationis ?
Inversae in lateribvs contrariis positae svnt. Cvm prodvctvm commvtativvm non sit, ad tollendvm, qvod ad sinistram ipsivs est, a sinistra per mvltiplicandvm est.Omnia a sinistra mvltiplicata svnt. Per a sinistra ipsivs mvltiplicare non tollit , qvod ad dextram ipsivs est.Qvotiens matricvm definitvs non est, qvia non indicaret qvo latere mvltiplicetvr; aeqvatio inversis solvitvr, qvaqve svo latere.A sinistra per mvltiplicatvr, qvo latere est, et a dextra per , qvo latere est; ob associativitatem .Repete: Matrix inversa
Qvaestio 7Qvae est matrix transformationis plani qvae omnem vectorem qvadrante contra motvm horologii circa originem convertit et deinde evm in axe abscissarvm reflectit?
Est , compositio ordine inverso: primvm reflectere et deinde convertere. In matrice compositionis transformatio qvae prima adhibetvr factor dexter est.Est sola conversio qvadrantis; deest eam cvm reflexione componere.Est conversio qvadrantis secvndvm motvm horologii. Determinans habet, et compositio conversionis cvm reflexione orientationem invertit, ita vt eivs determinans sit .Compositio reflexionis , versvvm et , post conversionem , versvvm et , matricem habet: factor qvi primvs adhibetvr ad dextram est. Eivs colvmnae svnt imagines ipsivs , qvod in et deinde in transit, et ipsivs , qvod in transit nec deinde mvtatvr.Qvaestio 8Sit matrix mvltiplicationis per nvmervm complexvm . Compvta .
Responsvm rectvm:
Matrix ipsivs versvs et habet, et eivs determinans est ; hic . Qvi obtinet compvtavit signvm elementi oblitvs, et qvi obtinet modvlvm pro eivs qvadrato svmpsit.Repete: Nvmeri complexi vt matrices
Qvaestio 9Qvae ex his copiis, cvm operatione indicata, grex est?
Prodvctvm integrorvm associativvm est et nevtrvm habet, sed inversvm non habet, qvia nvllvs integer aeqvationem servat.Svmma natvralivm associativa est, sed nevtrvm non habet, qvia natvrales a incipivnt, neqve opposita exstant.Copia clavsa non est: in , qvod ad eam non pertinet. Divisores nihili impedivnt ne residva non nvlla gregem efficiant.Cvm primvs sit, corpvs est: prodvctvm dvorvm residvorvm non nvllorvm nvllvm non est, associativvm est, nevtrvm habet et omne residvvm non nvllvm inversvm habet.Qvaestio 10Vrbs milia incolarvm in centro habet et milia in svbvrbiis. Qvoqve anno centesimae incolarvm centri in svbvrbia migrant et centesimae incolarvm svbvrbiorvm in centrvm; nemo alivs advenit avt discedit. Si proportiones manent, qvot milia incolarvm centrvm post dvos annos habebit?
Responsvm rectvm:
Vectore incolarvm centri et svbvrbiorvm post annos, qvoqve anno per matricem transitvs mvltiplicatvr, versvvm , et , , cvivs colvmna incolas zonae distribvit; ob associativitatem prodvcti . Primvs annvs dat et , alter et , svmma servata. Qvi obtinet vnvm tantvm annvm compvtavit; qvi obtinet transpositam ipsivs adhibvit, cvivs colvmnae svmmam non efficivnt, ita vt svmma non servetvr.Qvaestio 11Ex vnitatibvs prioribvsSolve per regvlam Crameri systema , , et valorem ipsivs da.
Responsvm rectvm:
Determinans systematis est , et id qvod obtinetvr cvm colvmna ipsivs terminis constantibvs svbstitvitvr est ; vnde , atqve etiam . Qvi obtinet altervm ex dvobvs determinantibvs prodvcto diagonalivm ordine inverso compvtavit.Repete: Aeqvationes et inaeqvationes primi gradvs et systemata linearia
Qvaestio 12Ex vnitatibvs prioribvsInveni inversvm ipsivs modvlo , id est residvvm inter et tale vt .
Responsvm rectvm:
Cvm , inversvm exstat, et . Qvi respondet inversvm in nvmeris rationalibvs qvaesivit, non residvvm modvlo .Qvaestio 13Ex vnitatibvs prioribvsQvae est forma polaris ipsivs ?
Cosinvs et sinvs permvtati svnt: parti reali responderet, sed pars realis est .Qvadratvm modvli, , svmptvm est sine radice extrahenda.Est nvmervs complexvs , secvndi qvadrantis; partem realem positivam habet et in primo iacet.Modvlvs est , et argvmentvm est angvlvs primi qvadrantis cvivs cosinvs est et sinvs , id est .
Argvmentvm oneratvr…