Matriisien summa ja monikerta

Selvitetään seuraavaksi, miten summakuvauksia ja monikertakuvauksia vastaavat matriisit saadaan alkuperäisiä vastaavista matriiseista.

Olkoot taas ja (samojen avaruuksien välisiä) lineaarikuvauksia sekä ja niitä vastaavat matriisit. Lineaarikuvausten ja summa ja kuvauksen monikerta määritellään, kuten edellisessä luvussa jo tehtiinkin, asettamalla kaikilla vektoreilla

   ja       (  ).

Molemmat on lauseessa 6.11 todettu lineaarikuvauksiksi. On helppo nähdä, että summakuvausta vastaa silloin summamatriisi

 

ja monikertaa , missä , monikertamatriisi

.

Sama tulos voidaan ilmaista myös toisin:

Lause 7.5.

Lineaarikuvauksille ja sekä luvulle on

ja
.

Esimerkki 7.6.

Esimerkiksi

ja
.

 

Seuraavassa on joukko varsin ilmeisiä sääntöjä lineaarikuvauksien ja matriisien lineaarisille yhdistämisille. Todistukset sivuutetaan helppoina ja ilmeisinä. Lauseen kohdissa A 3-4 merkki edustaa nollakuvausta ja nollamatriisia vastaavasti. Edellinen kuvaa kaikki vektorit nollavektoriksi ja jälkimmäisessä kaikki sen alkiot ovat nollia.

Lause 7.7.

Lineaarikuvauksille ja niitä vastaaville -matriiseille sekä reaaliluvuille ja pätevät seuraavat säännöt.

A (1)

(2)

(3)

(4)

B (1)

(2)

(3)

(4)

Lukujen ja vektoreiden yhteydestä tuttuun tapaan merkitään, että


ja vastaavasti puhutaan silloin vastakuvauksista ja - matriiseista sekä kuvausten ja matriisien erotuksista.

Esimerkki 7.8.

Matriisiyhtälöstä voidaan ylläolevien sääntöjen avulla ratkaista matriisi (kun kaikki esiintyvät matriisit ovat keskenään samantyyppisiä):

 

Konkreeteille matriiseille

   ja   

ratkaisuna on siten

 

 

Havainnollistus: Matriisitulo

Opiskelutehtävä 28

Matriiseille

   ja   

(a)   laske matriisi ja

(b)  ratkaise matriisi yhtälöstä .

Vinkki tehtävään 28