Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (406.95 KB, 35 trang )
<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">
<b>DANH SÁCH THÀNH VIÊN</b>
NHÓM 02 – LỚP HP:
1 Nguyễn Thành Đạt Phân dạng bài tập 2 Nguyễn Hữu Anh Đức <sup>Giải bài tập chương</sup> 3 Dương Khánh Hà Phân dạng, cách giải và ví
dụ 4 Nguyễn Ngọc Hà Giải bài tập chương
5 Lại Duy Hải <sup>Phân dạng, cách giải và ví</sup> dụ
9 Trần Huy Hồng Trình bày ứng dụng và làm word
</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3"><b>2. Các phép biến đổi sơ cấp trên ma trận</b>
Sử dụng 3 phép biến đổi sơ cấp sau đây để đưa ma trận về dạng tam giác rồi mới tính định thức:
Đổi chỗ hai dòng (hai cột) Định thức đổi dấu Nhân một dòng (một cột) với một số k khác 0 Định thức tăng k lần Nhân một dòng (một cột) với một số rồi cộng
vào một dòng (một cột) khác. <sup>Định thức không thay đổi</sup>
</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">- Định nghĩa : Cho ma trận vuông cấp n : A=
+ Định thức của ma trận vuông cấp một A =
|A|=|
+ Giả sử đã có cơng thức tính định thức đến cấp n-1. Khi đó, độ lớn của định thức ma trận vuông cấp n: A=
- Có thể đổi vai trị của i và j trog cơng thức trên, nghĩa là có thể khai triển định thức theo cột j tùy ý.
- Khái niệm định thức chỉ phát biểu cho các ma trận vuông. - Khi |A| ≠ 0 thì nói A là ma trận vng khơng suy biến. - Ma trận của các phép biến đổi sơ cấp là khơng suy biến.
- Tính chất này nói lên vai trị bình đẳng của "cột" và "dịng" trong định thức. Vì vậy, các tính chất sau chỉ phát biểu với "dòng" nhưng đều đúng với "cột":
Định thức bằng 0 nếu có một dịng chỉ gồm các phần tử bằng 0.
Định thức bằng 0 nếu nó chứa hai dịng tỉ lệ.
<b>Hệ quả 1: Định thức bằng 0 nếu nó chứa hai dịng giống nhau</b>
+ Nếu giao hốn hai dịng khác nhau thì định thức đổi dấu.
+ Nếu nhân các phần tử của một dịng nào đó với số k thì định thức nhân lên đúng bằng k
<b>Hệ quả 2: Thừa số chung của một dịng nào đó đều có thể đưa ra ngoài dấu định thức.</b>
+ Nếu nhân một dịng nào đó với một số bất kỳ rồi cộng vào một dịng khác thì định thức khơng thay đổi.
<b>Hệ quả 3: Cộng vào một dòng một tổ hợp tuyến tính của các dịng khác thì định thức </b>
khơng đổi.
<b>Hệ quả 4:</b>
+ Nếu có một dịng là tổ hợp tuyến tính của các dịng khác thì định thức bằng 0.
+ Nếu các phần tử của cột j nào đó là tổng của các cặp số hạng thì có thể phân tích định thức thành tổng của hai định thức, trong đó: Các cột khác giữ ngun cịn cột thứ j thì mỗi số hạng của từng phần tử phân về một định thức thành phần.
+ A và B là các ma trận vng cùng cỡ thì |AB| = |A||B|.
+ Nếu A có dạng tam giác trên hoặc tam giác dưới thì định thức của A đúng bằng tích của các phần tử trên đường chéo chính.
</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">+ Nếu B, D là các ma trận vng và A có dạng
A =
- Tức là phân tích định thức theo một dịng, hoặc một cột để đưa về tổng của các định thức có cấp thấp hơn theo cơng thức.
<b>3.2. Tính định thức bằng biến đổi sơ cấp</b>
- Tính định thức theo cách khai triển theo dòng hoặc theo cột thường dẫn đến một tổng của n định thức cấp n−1.
- Khi n lớn và định thức khơng có hình dáng gì đặc biệt thì cách tính này là dài, cần nhiều phép tính.
- Trong khi đó, nếu định thức có nhiều phần tử 0, nằm về một góc nào đó thì số số hạng trong khai triển sẽ giảm đáng kể.
Vậy, trước khi phân tích định thức ta nên đưa định thức về dạng đặc biệt (thường là dạng tam giác hoặc dạng .
<i> Khi đó ta cần dùng các phép biến đổi sơ cấp sau:</i>
- Giao hốn hai dịng hoặc hai cột (định thức đổi dấu).
- Nhân các phần tử của một dòng hoặc cột với một số α ≠ 0 (định thức nhân lên α lần).
- Nhân các phần tử của một dòng (hoặc một cột) với một số rồi cộng vào các phần tử tương ứng của một dòng (cột) khác (định thức không đổi).
<b>Chú ý : (Về cách biến đổi sơ cấp)</b>
- Nên đưa về dạng ma trận tam giác để dễ theo dõi nhất. Tuy nhiên, điều đó không phải là bắt buộc.
- Sẽ là thuận tiện nếu ở mỗi bước biến đổi phần tử phía trên bên trái (a11) là 1 hoặc −1 hoặc đó là ước số chung của các phần tử phía dưới, cùng cột.
- Nếu a1j = ±1 thì có thể đưa các phần tử phía dưới phần tử đó về 0.
</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">- Nên chia cho thừa số chung (đưa ra ngoài dấu định thức) để các phần tử bé
Với số nguyên dương k ≤ min{m,n} ta lấy ra k dịng và k cột nào đó của ma trận A. Các phần tử nằm ở giao của k hàng và k cột đó cho ta 1 ma trận vng cấp k. Định thức của ma trận con đó được gọi là định thức con cấp k của ma trận A, ứng với k dòng, k cột đã chọn.
<i>Định nghĩa</i>
- Hạng của ma trận O bằng 0.
- Khi A ≠ O, nói ma trận A có hạng bằng r nếu A có ít nhất 1 định thức con cấp r khác 0 và khơng có định thức con nào có cấp r + 1 trở lên khác 0.
( Nói cách khác, hạng của 1 ma trận A ≠ 0 là cấp của định thức con có cấp cao nhất trong các định thức con khác 0 của A.) <b>3.1. Phương pháp định thức con bao</b>
<b> - Trong 1 ma trận nếu tất cả các định thức con cấp k đều bằng 0 thì mọi định thức </b>
con cấp cao hơn k đều bằng 0.
Định lý 1.1 : Nếu ma trận có định thức con cấp r khác 0 và mọi định thức con cấp r +1 bao nó đều bằng 0 thì r(A) = r.
</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14"><b>3.2. Phương pháp biến đổi cơ cấp</b>
Định lý: Ba phép biến đổi sơ cấp trên các dòng hay các cột của một ma trận không làm thay đổi hạng của ma trận.
Các phép biến đổi sơ cấp thường được biểu thị bởi biểu tượng kéo theo: “=>”.
- Nếu hai ma trận A, B cùng cỡ và cùng khả nghịch thì (AB)<small>-1</small> = A<small>-1</small>B<small>-1</small>
- E<small>-1</small> = E với E là ma trận đơn vị cấp tùy ý.
- Bước 1: Tính định thức của ma trận của ma trận A. + Nếu det(A) = 0 thì khơng có ma trận nghịch đảo A<small>-1</small>
+ Nếu det(A) ≠ 0 thì A có ma trận nghịch đảo A<small>-1</small> ⟶ Chuyển sang bước 2. - Bước 2: Lập ma trận chuyển vị A’ của A.
- Bước 3: Lập ma trận phụ hợp của A được định nghĩa như sau : A* =(A<small>ij</small>’)<small>nn</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">với A’= A<small>ij</small>’ là phần bù đại số của phần tử ở hang cột i, cột j trong ma trận A’. Bước 4: Tính ma trận A<small>-1</small>
<i><b>Cách 2: Phương pháp biến đổi sơ cấp</b></i>
Cho ma trận A vuông cỡ nxn với |A| ≠0 . Lập ma trận (A|E) cỡ nx2n gồm 2 khối, trong đó E là ma trận đơn vị cùng cấp với ma trận A. Ma trận (A|E) gọi là ma trận bổ sung của ma trận A. Biển đổi sơ cấp liên tiếp trên các dòng của ma trận bổ sung sao cho khối bên trái là A trở thành E (điều này thực hiện được do |A| ≠0) thì khối bên phải là E sẽ trở thành A<small>-1</small>.
<b>Chú ý:</b>
+ Sau khi lập ma trận bổ sung chỉ được phép biến đổi sơ cấp theo dòng đối với ma trận đó, khơng được phép biến đổi sơ cấp theo cột . Biến đổi đồng thời cả hai khối
</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">Ta có thể khai triển định thức theo hàng 2 hoặc cột 3 vì có 2 phần tử băng 0. Xét khai triển theo hàng 2:
</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19"><b>TÍNH ĐỊNH THỨC BẰNG BIẾN ĐỔI SƠ CẤP </b>
1. Nhân một hàng với một số k ≠ 0 Định thức nhân k 2. Đổi chỗ 2 hàng Định thức đổi dấu 3. Nhân k với hàng r rồi cộng vào
<i>Bước 1: Áp dụng các phép biến đổi sơ cấp đưa định thức về dạng định thức ma trận tam giá</i>
c, nhớ ghi lại tác dụng của các phép biến đổi sơ cấp được sử dụng.
<i>Bước 2: Tính giá trị định thức dạng tam giác và kể cả tác dụng tổng hợp của các phép biến đ</i>
1.Bằng các phép biến đổi sơ cấp trên các dòng (hoặc các cột) để đưa ma trận A về dạng đơn giản (tam giác hoặc hình thang).
2.r(A)= Số dịng khác không của ma trận sau biến đổi.
</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20"><b>2. Bài tốn tìm ma trận nghịch đảo bằng phương pháp ma trận phụ hợp</b>
Nếu ma trận A vng có
<i>được tính bởi cơng</i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21"><i>Bước 1: Tính </i>
Nếu
<i>Bước 2: Tìm tất cả các phần phụ đại số của các phần tử a<small>ij</small> có mặt trong ma trận A rồi thiết </i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22"><b>3. Bài tốn tìm ma trận nghịch đảo bằng phép biến đổi sơ cấp:</b>
Ta sử dụng thuật toán Gausβ – Jordan để tìm nghịch đảo (nếu có)của ma trận A vng cấp n trên K. Thuật tốn này được xây dựng dựa vào kết quả thứ 2 của hệ quả 3.4. Ta thực hiện các bước sau đây
<b>Bước 1: lập ma trận n hàng, 2n cột bằng cách ghép thêm ma trận đơn vị cấp n I vào bên </b>
– Nếu A’ ≠ In thì A khơng khả nghịch. Nghĩa là, trong quá trình biến đổi nếu A’ xuất hiện ít nhất 1 dịng khơng thì lập tức kết luận A không khả nghịch (không cần phải đưa A’ về dạng chính tắc) và kết thúc thuật tốn.
<i><b>Ví dụ minh họa: Sử dụng thuật tốn Gausβ – Jordan để tìm ma trận nghịch đảo của: </b></i>
Giải:
</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23"><b>4. Bài toán: Ứng dụng ma trận nghịch đảo giải phương trình ma trận</b>
<i><b>1. Tìm ma trận X thoả mãn AX = B biết </b></i>
Phương pháp: Do
<i><b>2. Tìm ma trận X thoả mãn XA = B biết </b></i>
Tương tự như trên, nhân vào bên phải cả hai vế với ma trận A<small>-1</small>, do đó X = BA<small>-1</small>
<i><b>Ví dụ : Giải phương trình ma trận </b></i>
<b>1.2.2 Các phương pháp xét hệ vecto là độc lập tuyến tính hay phụ thuộc tuyến tính </b>
1. Sử dụng DHNB hệ vecto độc lập tuyến tính / phụ thuộc tuyến tính
<b>1.2.2 Hạng và cơ sở của vecto </b>
1. Phương pháp biến đổi Gauss:
-Chuyển đổi ma trận được tạo thành từ các vectơ sang dạng bậc thang.
</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">-Số vectơ khác vectơ 0 (hàng khác 0) trong ma trận bậc thang chính là hạng của vectơ. Định lí:
-Hạng của hệ m véctơ n chiều bằng hạng của ma trận cỡ 𝑛×𝑚 tạo thành bằng cách xếp liên tiếp các véctơ theo cột.
- Mỗi véctơ của hệ có thể biểu diễn tuyến tính một cách duy nhất dưới dạng tổ hợp tuyến tính của các vectơ của một cơ sở của hệ
<i><b>Ví dụ: Biểu diễn véctơ </b></i>
Cách giải hệ phương trình tuyến tính bằng phương pháp biến đổi sơ cấp:
Đưa hệ phương trình tuyến tính tổng qt về hệ tam giác (hoặc hình thang ) tương đương, bằng các phép biến đổi sơ cấp trên các dòng của ma trận hệ số mở rộng Ā
1. Đổi chỗ hai dòng;
2. Nhân một dòng với số 𝑘≠0
<i>3. Cộng k lần một dòng r vào dòng s.</i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">Đặc biệt, khi hệ phương trình
– Phương pháp Cramer
– Phương pháp ma trận nghịch đảo. – Phương pháp Gauss–Jordan – Phương pháp khử Gauss.
<b>Bài tốn 1: Biện luận hệ phương trình đại số tuyến tính AX = B</b>
Nếu
Nếu
Nếu
Nếu
<i><b>Ví dụ: Cho hệ phương trình </b></i>
<i>2 x</i><sub>1</sub>−<i>x</i><sub>2</sub>+<i>x</i><sub>3</sub>=1
<i>3 x</i><sub>1</sub>+<i>x</i><sub>2</sub>+<i>2 x</i><sub>3</sub>=<i>b</i>
<i><b>1) Hãy xác định a , b để hệ có nghiệm duy nhất2) Hãy xác định a , b để hệ có vơ số nghiệm3) Hãy xác định a , b để hệ vơ nghiệm</b></i>
1. Để hệ phương trình có nghiệm duy nhất thì
Vậy
2. Để hệ phương trình có vơ số nghiệm thì
Nếu
Vậy
3. Để hệ phương trình vơ nghiệm thì
<b>Bài tốn 2: Hệ phương trình có nghiệm duy nhất theo phương pháp Cramer</b>
Hệ CramerAX = B (A là ma trận vng cấp n) có nghiệm:
Với Ai là ma trận có được từ A bằng cách thay cột thứ i của A bởi cột ma trận vế phải B. (Phương pháp dùng cho hệ 2,3 phương trình)
</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29"><b>Bài tốn 3: Giải hệ phương trình bằng phương pháp dùng ma trận nghịch đảo.</b>
- Xét hệ Cramer AX = B. Vì
Vậy, hệ phương trình có nghiệm duy nhất là
<b>Bài tốn 4: Giải hệ phương trình bằng phương pháp Gauss–Jordan</b>
Thực hiện các bước sau:
<i>Bước 1: Viết ma trận bổ sung </i>
<i>Bước 2: Sử dụng các phép biến đổi sơ cấp trên hàng để đưa phần ma trận A về dạngtam </i>
giác . Đến đây ta dễ dàng biết được
Khi đó xảy ra các trường hợp:
- Nếu
- Nếu
→<i>r( A )=2</i> <sub>và </sub>
Vậy hệ phương trình vơ nghiệm
<b>1. Hàm số và ứng dụng:</b>
<b>Mơ hình hóa các mối quan hệ kinh tế: Dùng hàm số để mô tả mối quan hệ giữa </b>
các biến kinh tế như giá cả, sản lượng, lợi nhuận, v.v. Ví dụ:
o Hàm cầu: Mô tả mối quan hệ giữa giá cả và lượng hàng hóa được người tiêu
o Tính toán độ dốc của hàm cầu để xác định mức độ nhạy cảm của lượng hàng hóa được mua đối với thay đổi giá cả.
o Tính tốn độ dốc của hàm cung để xác định mức độ nhạy cảm của lượng hàng hóa được cung cấp đối với thay đổi giá cả.
<b>Lập kế hoạch và dự báo: Dùng hàm số để dự đoán xu hướng của các biến kinh tế </b>
trong tương lai. Ví dụ:
o Dùng hàm hồi quy để dự đoán doanh thu bán hàng dựa trên dữ liệu về giá cả và chi phí quảng cáo.
o Dùng mơ hình ARIMA để dự đốn biến động của giá cổ phiếu.
<b>2. Giới hạn và ứng dụng:</b>
<b>Tính tốn chi phí cận biên: Dùng giới hạn để tính tốn chi phí cận biên của sản </b>
xuất, là chi phí để sản xuất thêm một đơn vị sản phẩm.
<b>Phân tích lợi nhuận tối đa: Dùng giới hạn để xác định mức sản lượng mà doanh </b>
nghiệp có thể đạt được lợi nhuận tối đa.
<b>Đánh giá hiệu quả đầu tư: Dùng giới hạn để tính tốn tỷ suất lợi tức nội bộ (IRR) </b>
của một dự án đầu tư.
<b>3. Đạo hàm và ứng dụng:</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34"> <b>Tối ưu hóa: Dùng đạo hàm để tìm giá trị tối ưu của các hàm kinh tế như hàm lợi </b>
nhuận, hàm chi phí, v.v. Ví dụ:
o Tìm mức sản lượng mà doanh nghiệp có thể đạt được lợi nhuận tối đa. o Tìm mức giá bán mà doanh nghiệp có thể thu được doanh thu tối đa.
<b>Phân tích độ nhạy cảm: Dùng đạo hàm để đánh giá mức độ nhạy cảm của các biến </b>
kinh tế đối với thay đổi của các yếu tố khác. Ví dụ:
o Đánh giá mức độ nhạy cảm của lợi nhuận doanh nghiệp đối với thay đổi giá cả nguyên liệu.
o Đánh giá mức độ nhạy cảm của lượng hàng hóa được mua đối với thay đổi thu nhập của người tiêu dùng.
<b>4. Tích phân và ứng dụng:</b>
<b>Tính tốn diện tích: Dùng tích phân để tính tốn diện tích dưới đường cong, ví dụ </b>
o Tính tốn tổng doanh thu bán hàng trong một khoảng thời gian.
o Tính tốn tổng lợi nhuận của doanh nghiệp trong một khoảng thời gian. <b>Tính tốn giá trị hiện tại: Dùng tích phân để tính tốn giá trị hiện tại của một dịng </b>
tiền trong tương lai.
<b>Mơ hình hóa sự tăng trưởng: Dùng tích phân để mơ hình hóa sự tăng trưởng của </b>
các biến kinh tế theo thời gian.
<b>Ngồi ra, Tốn cao cấp chương 1 cịn có nhiều ứng dụng khác trong kinh tế như:</b>
Giải quyết các bài toán tối ưu hóa tuyến tính.
Phân tích các mơ hình kinh tế vi mô và kinh tế vĩ mô. Lập kế hoạch và dự báo kinh tế.
<b>Các ví dụ khác :</b>
<b>Vật lý: Ma trận được sử dụng để mô hình hóa các chuyển động của vật thể trong </b>
khơng gian.
<b>Kỹ thuật: Ma trận được sử dụng để giải các bài tốn liên quan đến mạch điện, </b>
truyền thơng, và điều khiển hệ thống.
<b>Toán học ứng dụng: Ma trận được sử dụng để giải các bài toán liên quan đến tối ưu </b>
hóa, mơ phỏng, và giải tích số.
<b>Thống kê: Ma trận được sử dụng để mô hình hóa các mối quan hệ giữa các biến </b>
ngẫu nhiên.
</div>