jueves, 26 de mayo de 2016

¿Que Es Una Matriz?

En matemática, una matriz es un arreglo bidimensional de números. Dado que puede definirse tanto la suma como el producto de matrices, en mayor generalidad se dice que son elementos de un anillo. Una matriz se representa por medio de una letra mayúscula(A,B..) y sus elementos con la misma letra en minúscula (a,b...), con un doble sub índice donde el primero indica la fila y el segundo la columna a la que pertenece.
\mathbf{A} = \begin{bmatrix}
a_{11} & a_{12} & \cdots & a_{1n} \\
a_{21} & a_{22} & \cdots & a_{2n} \\
\vdots  & \vdots  & \ddots & \vdots \\
a_{n1} & a_{n2} & \cdots & a_{nn} \\ \end{bmatrix}
Las matrices se utilizan para múltiples aplicaciones y sirven, en particular, para representar los coeficientes de los sistemas de ecuaciones lineales o para representar transformaciones lineales dada una base. En este último caso, las matrices desempeñan el mismo papel que los datos de un vector para las aplicaciones lineales.
Pueden sumarse, multiplicarse y descomponerse de varias formas, lo que también las hace un concepto clave en el campo del álgebra lineal.

Operaciones Con Matrices

Sumar y restar matrices
Para sumar y restar matrices, éstas pueden ser, las dos cuadradas o las dos rectangulares. El número de filas y columnas de una han de ser igual al número de filas y columnas de la segunda.
Sumar:
Sumamos los valores que ocupan la misma posición.
El valor que se halla en la posición (1 1) de A con el valor de la posición (1 1) de la matriz B.
El valor que se halla en la posición (1 2) de A con el valor de la posición (1 2) de la matriz B.
El valor que se halla en la posición (1 3) de A con el valor de la posición (1 3) de la matriz B. De este modo haremos con el resto de las filas.
Vamos a sumar las matrices A y B:
matrices y determinantes
Restar matrices:
Es lo mismo que en el caso anterior pero restando los valores que ocupan las mismas posiciones:

matrices y determinantes
Multiplicar matrices:
Vamos a considerar 2 casos:
1) Multiplicar una matriz por un escalar
matrices y determinantes
Multiplicamos cada elemento por el escalar:
matrices y determinantes
2) Multiplicar dos matrices es preciso que la  tenga tantas columnas comofilas la 2ª matriz. El resultado será una matriz que tiene el mismo número de filas como tiene la 1ª y tantas columnas como tiene la 2ª:

Multiplicamos las matrices:
matrices y determinantes
Tenemos que multiplicar el primer elemento de la 1ª fila de A (3) por el primer elemento de la fila de B (2).
El segundo elemento de la fila 1ª de A (2) por el 2º elemento de la fila de B (-4).
El tercer elemento de la 1ª fila de A (6) por el tercer elemento de la fila de B (6).
matrices y determinantes

Hago lo mismo con los elementos de la 2º fila de A:
Multiplico el primer elemento de la 2ª fila de A (– 2) por el primer elemento de la fila de B (2).
El segundo elemento de la fila 2ª de A (4) por el 2º elemento de la fila de B (-4).
El tercer elemento de la 2ª fila de A (6) por el tercer elemento de la fila de B (6).
matrices y determinantesmatrices y determinantes
Quizá te resulte algo complicado la operación de multiplicar.

Posiblemente te ayude saber:

1) Sólo se pueden multiplicar matrices cuando el número de columnas del multiplicando coincide con el de filas del multiplicador.

2) Un procedimiento sencillo de llevar a cabo esta operación es colocar cada fila del multiplicando en forma de columna y colocarla enfrente del multiplicador y hacer el producto de los elementos que hallen uno frente al otro:

Ejemplo:
matrices y determinantes
Y lo mismo con la 2ª fila que sería:
matrices y determinantes
matrices y determinantes

3) El resultado de un producto de matrices es una matriz con el número filas igual al multiplicando y el número de columnas igual a las que tiene el multiplicador.

Tipos De Matrices

Matriz fila

Una matriz fila está constituida por una sola fila.
columna

Matriz columna

La matriz columna tiene una sola columna
columna

Matriz rectangular

La matriz rectangular tiene distinto número de filas que de columnas, siendo su dimensión mxn.
Rectangular

Matriz traspuesta

Dada una matriz A, se llama matriz traspuesta de A a la matriz que se obtiene cambiando ordenadamente las filas por las columnas.
matrices traspuestas
(At)t = A
(A + B)t = At + Bt
(α ·A)t = α· At
(A ·  B)t = Bt · At

Matriz nula

En una matriz nula todos los elementos son ceros.
matriz nula

Matriz cuadrada

La matriz cuadrada tiene el mismo número de filas que de columnas.
Los elementos de la forma aii constituyen la diagonal principal.
La diagonal secundaria la forman los elementos con i+j = n+1, siendo n el orden de la matriz.
Cuadrada

Tipos de matrices cuadradas

Matriz triangular superior

En una matriz triangular superior los elementos situados por debajo de la diagonal principal son ceros.
Matriz triangular superior

Matriz triangular inferior

En una matriz triangular inferior los elementos situados por encima de la diagonal principal son ceros.
inferior

Matriz diagonal

En una matriz diagonal todos los elementos que no están situados en la diagonal principal son nulos.
diagonal

Matriz escalar

Una matriz escalar es una matriz diagonal en la que los elementos de la diagonal principal son iguales.
Escalar

Matriz identidad o unidad

Una matriz identidad es una matriz diagonal en la que los elementos de la diagonal principal son iguales a 1.
identidad

Matriz regular

Una matriz regular es una matriz cuadrada que tiene inversa.

Matriz singular

Una matriz singular no tiene matriz inversa.

Matriz idempotente

Una matriz, A, es idempotente si:
A2 = A.

Matriz involutiva

Una matriz, A, es involutiva si:
A2 = I.

Matriz simétrica

Una matriz simétrica es una matriz cuadrada que verifica:
A = At.

Matriz antisimétrica o hemisimétrica

Una matriz antisimétrica o hemisimétrica es una matriz cuadrada que verifica:
A = −At.

Matriz ortogonal

Una matriz es ortogonal si verifica que:
A · At = I.

Igualdad De Matrices


Dos matrices son iguales cuando tienen la misma dimensión y los elementos que ocupan la misma posición en ambas son iguales
Para que las matrices  A  y  B  sean iguales, se tiene que cumplir que  a = 7  y  b = 5.