Transponoitu matriisi

Neliömäinen matriisitaulukko on helppo ajatella peilatuksi esimerkiksi lävistäjänsä suhteen. Yleisesti tyyppiä olevan matriisin transponoitu matriisi eli sen transpoosi on -matriisi , jolle kaikille indekseille . Muita käytettyjä merkintöjä ovat mm. , ja .

Mutta mitä tällä transponoinnilla on tekemistä lineaarikuvausten kanssa? Tähän ei vielä pystytä vastaamaan. Myöhemmin tähän vastataan - ainakin osittain - tämän luvun lopussa ortogonaalisen matriisin yhteydessä lauseessa 8.17 sekä symmetrisen matriisin ominaisarvoprobleeman yhteydessä luvussa 11 (pykälässä Symmetrisen matriisin tilanne).

Neliömatriisia sanotaan kuvaavasti symmetriseksi, mikäli . Symmetrisen matriisin lävistäjäalkiot saavat olla mitä tahansa, mutta aina kun .

Esimerkki 8.15.

-matriisin transpoosi on tyyppiä . Esimerkiksi

.

Yleisesti -matriisi

on symmetrinen täsmälleen silloin, kun .

 

Seuraavassa on eräitä laskusääntöjä transpoosin muodostamiselle.

Lause 8.16.

Kun alla esiintyvien matriisien tyypit ovat lausekkeiden muodostamisen kannalta keskenään yhteensopivat (eri kohdissa ehdot voivat olla erilaiset), pätevät seuraavat säännöt.

(a)   ,

(b)   ,

(c)      (kaikille  ),

(d)   ,

(e)   jos lisäksi on (neliömatriisi ja) kääntyvä, myös on kääntyvä ja erityisesti .

Todistus. Osoitetaan vain kohdat (d) ja (e) oikeiksi. Muut kohdat ovat ilmeisiä tai varsin helposti todennettavia.

(d) Olkoon matriisi tyyppiä ja tyyppiä . Silloin tulomatriisi on määritelty, on tyyppiä ja sen alkio paikassa on

.

Matriisi on taas tyyppiä ja matriisi tyyppiä . Tulomatriisi on siten myös määritelty, on tyyppiä ja sen alkio paikassa on

 

Se on siis sama kuin matriisin alkio paikassa . Siten . Huomaa tässä säännössä kertomisjärjestyksen muuttuminen!

(e) Edellisen kohdan perusteella on

,

mikä todistaakin väitteen. (Matriisin todistamisesta käänteismatriisiksi katso lauseen 8.10 todistuksen alkua.)

 

Havainnollistus: Matriisin transpoosi