جواب تمرین صفحه 20 درس 1 هندسه دوازدهم (ماتریس و کاربردها)
تعداد بازدید : 78.76Mپاسخ تمرین صفحه 20 هندسه دوازدهم
-گام به گام تمرین صفحه 20 درس ماتریس و کاربردها
-تمرین صفحه 20 درس 1
-شما در حال مشاهده جواب تمرین صفحه 20 هندسه دوازدهم هستید. ما در تیم مای درس، پاسخنامههای کاملاً تشریحی و استاندارد را مطابق با آخرین تغییرات کتاب درسی 1404 برای شما گردآوری کردهایم. اگر به دنبال بهروزترین پاسخها برای این صفحه هستید و میخواهید بدون نیاز به اتصال به اینترنت، علاوه بر پاسخهای گام به گام، به گنجینهای از مطالب درسی دسترسی پیدا کنید، حتماً اپلیکیشن مایدرس را نصب نمایید.
1 اگر \(A = {\left[ {{a_{ij}}} \right]_{\;3 \times 4}}\) ماتریسی 4×3 باشد به طوری که برای \(i=j\) داشته باشیم \({a_{ij}} = 7\) و برای i>j داشته باشیم \({a_{ij}} = i + j\) و برای i < j \(a_{ij} = i^2\) در این صورت ماتریس \(A\) را با درایه هایش مشخص کنید.
\(\begin{array}{*{20}{l}}{A = {{\left[ {{a_{ij}}} \right]}_{3 \times 4}} = \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{7\quad \quad \quad i = j}\\{i + j\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,i > j}\\{{i^2}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,i < j}\end{array}} \right.\quad }\\{}\\{ \Rightarrow \quad A = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}7&1&1&1\\3&7&4&4\\4&5&7&9\end{array}} \right]}\end{array}\)
2 اگر \(A = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{2x - y}&5\\z&1\end{array}} \right]\) و \(B = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}3&{2x + y}\\{ - 2}&1\end{array}} \right]\) و \(A=B\) در این صورت حاصل \((x+y+z)\) را بیابید.
\(\begin{array}{*{20}{l}}{\underline {\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}\begin{array}{l}2x - y = 3\\\end{array}\\{2x + y = 5}\end{array}} \right.} }\\\begin{array}{l}\quad 4x = 8 \Rightarrow x = 2 \Rightarrow y = 1\\\end{array}\\\begin{array}{l}{\mkern 1mu} \;\;\; \Rightarrow z = - 2\\\end{array}\\{\;\;\;\; \Rightarrow x + y + z = 1}\end{array}\)
3 دو ماتریس 3×3 مانند \(A\) و \(B\) مثال بزنید که \(A \ne \overline O\) و \(B \ne \overline O\) ولی \(AB = \overline O\).
\(\begin{array}{*{20}{l}}{\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{A = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}2&3&0\\4&6&0\\0&0&0\end{array}} \right] \ne \bar O}\\{}\\{B = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}0&3&{ - 6}\\0&{ - 2}&4\\2&4&5\end{array}} \right] \ne \bar O}\end{array}} \right.\quad }\\{}\\{ \Rightarrow \quad A \times B = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}0&0&0\\0&0&0\\0&0&0\end{array}} \right] = \bar O}\end{array}\)
4 با یک مثال نقض نشان دهید که قانون حذف در ضرب ماتریس ها برقرار نمی باشد به عبارت دیگر نشان دهید که در حالت کلّی از تساوی \(AB=AC\) نمی توان نتیجه گرفت \(B=C\).
مثال نقض اول :
\(\begin{array}{*{20}{l}}{A = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}1&2\\2&4\end{array}} \right]}\\{}\\{B = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{ - 1}&2\\2&1\end{array}} \right]}\\{}\\{C = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{ - 3}&8\\3&{ - 2}\end{array}} \right]}\\{}\\{ \Rightarrow \;\;\left\{ \begin{array}{l}AB = AC = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}3&4\\6&8\end{array}} \right]\\\\B \ne C\end{array} \right.}\end{array}\)
مثال نقض دوم :
\(\begin{array}{*{20}{l}}{A = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}1&2&1\\1&0&{ - 1}\\1&{ - 2}&{ - 3}\end{array}} \right]}\\{}\\{B = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}1&{ - 1}&1\\0&1&0\\1&1&0\end{array}} \right]}\\{}\\{C = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}2&1&2\\{ - 1}&{ - 1}&{ - 1}\\2&3&1\end{array}} \right]}\\{}\\{ \Rightarrow \;\;\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{AB = AC = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}2&2&1\\0&{ - 2}&1\\{ - 2}&{ - 6}&1\end{array}} \right]}\\{}\\{B \ne C}\end{array}} \right.}\end{array}\)
5 اگر \(A\) ماتریسی مربعی باشد و توان های \(A\) را به صورت \(A^2=AA\) و \(A^3=AA^2\) و ... و \(A^n=AA^{n-1} \left( {n \in N\;\;n > 1} \right)\) تعریف کنیم، در این صورت با فرض \(A = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}1&0\\0&{ - 1}\end{array}} \right]\) حاصل \(A^2\) و \(A^3\) و \(A^7\) را بیابید.
\(\begin{array}{l}A = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}1&0\\0&{ - 1}\end{array}} \right]\\\\ \Rightarrow {A^2} = \\\\\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}1&0\\0&{ - 1}\end{array}} \right] \times \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}1&0\\0&{ - 1}\end{array}} \right] = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}1&0\\0&1\end{array}} \right] = I\\\\{A^3} = A.{A^2} = \\\\\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}1&0\\0&{ - 1}\end{array}} \right] \times \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}1&0\\0&1\end{array}} \right] = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}1&0\\0&{ - 1}\end{array}} \right] = A\\\\\left\{ \begin{array}{l}{A^7} = A^6 \cdot A = (A^2)^3 \cdot A = I^3 \cdot A = I \cdot A = A \\ \text{یا } \\ A = {A^3} = {A^5} = {A^7} = \cdots = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}1&0\\0&{ - 1}\end{array}} \right]\\\\{A^2} = {A^4} = {A^6} = \cdots = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}1&0\\0&1\end{array}} \right] = I\end{array} \right.\end{array}\)
6 اگر \(A = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}4&a\\b&{ - 1}\end{array}} \right]\) و \(B = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}1&{ - 2}\\3&2\end{array}} \right]\) مقادیر \(a\) و \(b\) را طوری به دست آورید که حاصل ضرب \(A \times B\) ماتریسی قطری باشد.
\(\begin{array}{*{20}{l}}{A \times B = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}4&a\\b&{ - 1}\end{array}} \right] \times \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}1&{ - 2}\\3&2\end{array}} \right]}\\{}\\{ = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{4 + 3a}&{ - 8 + 2a}\\{b - 3}&{ - 2b + 2}\end{array}} \right]}\\{}\\{ \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{ - 8 + 2a = 0}\\{b - 3 = 0}\end{array}} \right. \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{a = 4}\\{b = 3}\end{array}} \right.}\end{array}\)
7 اگر \(A = {\left[ {{a_{ij}}} \right]_{\;3 \times 2}}\) و \(B = {\left[ {{b_{ij}}} \right]_{\;2 \times 3}}\) به صورت زیر معرفی شده باشند، ابتدا \(A\) و \(B\) را با درایه هایشان نوشته و سپس \(B \times A\) و \(A \times B\) را به دست آورید.
\(\begin{array}{l}{a_{ij}} = \left\{ \begin{array}{l}{i^2} - 1\;\;\;\;\;i = j\\i - j\;\;\;\;\;\;i > j\\j - i\;\;\;\;\;\;i < j\end{array} \right.\\\\{b_{ij}} = \left\{ \begin{array}{l}{i^2} + 1\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;i = j\\i + j\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;i > j\\i - j + 2\;\;\;\;\;\;i < j\end{array} \right.\end{array}\)
\(\begin{array}{*{20}{l}}\begin{array}{l}A = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}0&1\\1&3\\2&1\end{array}} \right]\\\\B = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}2&1&0\\2&5&1\end{array}} \right]\quad \end{array}\\{}\\{ \Rightarrow \;\;\left\{ \begin{array}{l}A \times B = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}2&5&1\\8&{16}&3\\6&7&1\end{array}} \right]\\\\B \times A = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}1&5\\7&{18}\end{array}} \right]\end{array} \right.}\end{array}\)
8 اگر \(A = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{{r_1}}&0&0\\0&{{r_2}}&0\\0&0&{{r_3}}\end{array}} \right]\) ماتریسی قطری باشد و \(B\) ماتریس 3×3 و دلخواه باشد در این صورت ماتریس \(A \times B\) را تشکیل دهید. چه نتیجه ای می گیرید؟ (توجه: در متن سوال \(B \times A\) خواسته شده اما در جواب \(A \times B\) محاسبه شده، ما \(A \times B\) را مطابق جواب پیش می رویم).
\(\begin{array}{*{20}{l}}\begin{array}{l}A = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{{r_1}}&0&0\\0&{{r_2}}&0\\0&0&{{r_3}}\end{array}} \right]\;\\\\B = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{{a_{11}}}&{{a_{12}}}&{{a_{13}}}\\{{a_{21}}}&{{a_{22}}}&{{a_{23}}}\\{{a_{31}}}&{{a_{32}}}&{{a_{33}}}\end{array}} \right]\end{array}\\{}\\{ \Rightarrow \;\;A \times B = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{{r_1}{a_{11}}}&{{r_1}{a_{12}}}&{{r_1}{a_{13}}}\\{{r_2}{a_{21}}}&{{r_2}{a_{22}}}&{{r_2}{a_{23}}}\\{{r_3}{a_{31}}}&{{r_3}{a_{32}}}&{{r_3}{a_{33}}}\end{array}} \right]}\end{array}\)
نتیجه: اگر \(A\) ماتریسی قطری و \(B\) یک ماتریس مربعی هم مرتبه با \(A\) باشد. برای محاسبه \(A \times B\) کافی است درایه های قطر اصلی \(A\) را در درایه های سطرهای نظیر آن ها در ماتریس \(B\) ضرب کنیم. (یعنی هر سطر \(B\) در عنصر قطری متناظر از \(A\) ضرب می شود).
9 اگر \(A\) ماتریسی 3×3 و اسکالر باشد و \(B\) ماتریس هم مرتبۀ \(A\) در این صورت
الف برای \(B \times A\) و \(A \times B\) قوانینی تعریف کنید.
ب آیا تساوی \(A \times B = B \times A\) برقرار است؟
الف
اگر \(B = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{{b_{11}}}&{{b_{12}}}&{{b_{13}}}\\{{b_{21}}}&{{b_{22}}}&{{b_{23}}}\\{{b_{31}}}&{{b_{32}}}&{{b_{33}}}\end{array}} \right]\) و \(A = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}r&0&0\\0&r&0\\0&0&r\end{array}} \right]\)، آنگاه :
\(\begin{array}{*{20}{l}}{A \times B = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{r{a_{11}}}&{r{a_{12}}}&{r{a_{13}}}\\{r{a_{21}}}&{r{a_{22}}}&{r{a_{23}}}\\{r{a_{31}}}&{r{a_{32}}}&{r{a_{33}}}\end{array}} \right] = rB}\\{}\\{B \times A = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{r{a_{11}}}&{r{a_{12}}}&{r{a_{13}}}\\{r{a_{21}}}&{r{a_{22}}}&{r{a_{23}}}\\{r{a_{31}}}&{r{a_{32}}}&{r{a_{33}}}\end{array}} \right] = rB}\\{}\\{ \Rightarrow A \times B = B \times A = rB}\end{array}\)
ب
بله؛ این تساوی همواره برقرار است.
10 اگر \(A\) و \(B\) ماتریس های 3×3 و تعویض پذیر باشند (\(A \times B = B \times A\)) ثابت کنید.
الف \({\left( {A + B} \right)^2} = {A^2} + 2AB + {B^2}\)
ب \(\left( {A - B} \right)\left( {A + B} \right) = {A^2} - {B^2}\)
الف
\(\begin{array}{*{20}{l}}{{{(A + B)}^2} = (A + B)(A + B) = }\\{}\\{(A + B)A + (A + B)B = }\\{}\\{{A^2} + BA + AB + {B^2}\; = }\\{}\\{{A^2} + AB + AB + {B^2} = }\\{}\\{{A^2} + 2AB + {B^2}}\end{array}\)
ب
\(\begin{array}{*{20}{l}}{(A + B)(A - B) = }\\{}\\{(A + B)A - (A + B)B = }\\{}\\{{A^2} + BA - AB - {B^2} = }\\{}\\{{A^2} + AB - AB - {B^2} = }\\{}\\{{A^2} - {B^2}}\end{array}\)
11 اگر \(A = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{ - 2}&0&0\\0&3&0\\0&0&4\end{array}} \right]\) مفروض باشد. حاصل \(A^3\) را به دست آورید. چه نتیجه ای می گیرید؟
\(\begin{array}{l}A = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{ - 2}&0&0\\0&3&0\\0&0&4\end{array}} \right]\\\\{A^2} = A \times A = \\\\\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{ - 2}&0&0\\0&3&0\\0&0&4\end{array}} \right] \times \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{ - 2}&0&0\\0&3&0\\0&0&4\end{array}} \right] = \\\\\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}4&0&0\\0&9&0\\0&0&{16}\end{array}} \right]\\\\ \Rightarrow {A^3} = A \times A \times A = \\\\\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}4&0&0\\0&9&0\\0&0&{16}\end{array}} \right] \times \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{ - 2}&0&0\\0&3&0\\0&0&4\end{array}} \right] = \\\\\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{ - 8}&0&0\\0&{27}&0\\0&0&{64}\end{array}} \right]\end{array}\)
نتیجه می گیریم که اگر \(A\) یک ماتریس قطری باشد، توان \(k\) ام آن (\(A^k\)) نیز یک ماتریس قطری است که هر یک از درایه های قطر اصلی آن برابر توان \(k\) ام درایه متناظر در ماتریس \(A\) است.
\(\begin{array}{l}A = {\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{{a_{11}}}&0& \cdots &0\\0&{{a_{22}}}& \cdots &0\\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\0&0& \cdots &{{a_{nn}}}\end{array}} \right]_{n \times n}}\quad \\\\\mathop \Rightarrow \limits^{k \in \mathbb{N}} \;\;\;{A^k} = {\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{{a_{11}}^k}&0& \cdots &0\\0&{{a_{22}}^k}& \cdots &0\\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\0&0& \cdots &{{a_{nn}}^k}\end{array}} \right]_{n \times n}}\end{array}\)
مای درس ، برترین اپلیکیشن کمک درسی ایران
پوشش تمام محتواهای درسی پایه چهارم تا دوازدهم- آزمون آنلاین تمامی دروس
- گام به گام تمامی دروس
- ویدئو های آموزشی تمامی دروس
- گنجینه ای از جزوات و نمونه سوالات تمامی دروس
- فلش کارت های آماده دروس
- گنجینه ای جامع از انشاء های آماده
- آموزش جامع آرایه های ادبی، دستور زبان، قواعد زبان انگلیسی و ... ویژه





