A = ( 2 1 − 1 3 − 2 2 1 − 3 − 3 ) , X = ( x y z ) , B = ( 5 − 3 − 2 ) A=\begin{pmatrix}
2 & 1 & -1 \\
3 & -2 & 2 \\
1 & -3 & -3 \\
\end{pmatrix}, X=\begin{pmatrix}
x \\
y \\
z \\
\end{pmatrix}, B=\begin{pmatrix}
5 \\
-3 \\
-2 \\
\end{pmatrix} A = ⎝ ⎛ 2 3 1 1 − 2 − 3 − 1 2 − 3 ⎠ ⎞ , X = ⎝ ⎛ x y z ⎠ ⎞ , B = ⎝ ⎛ 5 − 3 − 2 ⎠ ⎞
A X = B AX=B A X = B
A − 1 A X = A − 1 B A^{-1}AX=A^{-1}B A − 1 A X = A − 1 B
X = A − 1 B X=A^{-1}B X = A − 1 B Augment the matrix with the identity matrix
( 2 1 − 1 1 0 0 3 − 2 2 0 1 0 1 − 3 − 3 0 0 1 ) \begin{pmatrix}
2 & 1 & -1& & 1 & 0 & 0 \\
3 & -2 & 2 & & 0 & 1 & 0 \\
1 & -3 & -3 & & 0 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 2 3 1 1 − 2 − 3 − 1 2 − 3 1 0 0 0 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 1 = R 1 / 2 R_1=R_1/2 R 1 = R 1 /2
( 1 1 / 2 − 1 / 2 1 / 2 0 0 3 − 2 2 0 1 0 1 − 3 − 3 0 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 1/2 & -1/2& & 1/2 & 0 & 0 \\
3 & -2 & 2 & & 0 & 1 & 0 \\
1 & -3 & -3 & & 0 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 3 1 1/2 − 2 − 3 − 1/2 2 − 3 1/2 0 0 0 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 2 = R 2 − 3 R 1 R_2=R_2-3R_1 R 2 = R 2 − 3 R 1
( 1 1 / 2 − 1 / 2 1 / 2 0 0 0 − 7 / 2 7 / 2 − 3 / 2 1 0 1 − 3 − 3 0 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 1/2 & -1/2& & 1/2 & 0 & 0 \\
0 & -7/2 & 7/2 & & -3/2 & 1 & 0 \\
1 & -3 & -3 & & 0 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 1 1/2 − 7/2 − 3 − 1/2 7/2 − 3 1/2 − 3/2 0 0 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 3 = R 3 − R 1 R_3=R_3-R_1 R 3 = R 3 − R 1
( 1 1 / 2 − 1 / 2 1 / 2 0 0 0 − 7 / 2 7 / 2 − 3 / 2 1 0 0 − 7 / 2 − 5 / 2 − 1 / 2 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 1/2 & -1/2& & 1/2 & 0 & 0 \\
0 & -7/2 & 7/2 & & -3/2 & 1 & 0 \\
0 & -7/2 & -5/2 & & -1/2 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 1/2 − 7/2 − 7/2 − 1/2 7/2 − 5/2 1/2 − 3/2 − 1/2 0 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 2 = − 2 R 2 / 7 R_2=-2R_2/7 R 2 = − 2 R 2 /7
( 1 1 / 2 − 1 / 2 1 / 2 0 0 0 1 − 1 3 / 7 − 2 / 7 0 0 − 7 / 2 − 5 / 2 − 1 / 2 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 1/2 & -1/2& & 1/2 & 0 & 0 \\
0 & 1 & -1 & & 3/7 & -2/7 & 0 \\
0 & -7/2 & -5/2 & & -1/2 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 1/2 1 − 7/2 − 1/2 − 1 − 5/2 1/2 3/7 − 1/2 0 − 2/7 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 1 = R 1 − R 2 / 2 R_1=R_1-R_2/2 R 1 = R 1 − R 2 /2
( 1 0 0 2 / 7 1 / 7 0 0 1 − 1 3 / 7 − 2 / 7 0 0 − 7 / 2 − 5 / 2 − 1 / 2 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 0& 0 & & 2/7 & 1/7 & 0 \\
0 & 1 & -1 & & 3/7 & -2/7 & 0 \\
0 & -7/2 & -5/2 & & -1/2 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 − 7/2 0 − 1 − 5/2 2/7 3/7 − 1/2 1/7 − 2/7 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 3 = R 3 + 7 R 2 / 2 R_3=R_3+7R_2/2 R 3 = R 3 + 7 R 2 /2
( 1 0 0 2 / 7 1 / 7 0 0 1 − 1 3 / 7 − 2 / 7 0 0 0 − 6 1 − 1 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 0& 0 & & 2/7 & 1/7 & 0 \\
0 & 1 & -1 & & 3/7 & -2/7 & 0 \\
0 & 0 & -6 & & 1 & -1 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 0 − 1 − 6 2/7 3/7 1 1/7 − 2/7 − 1 0 0 1 ⎠ ⎞ R 3 = − R 3 / 6 R_3=-R_3/6 R 3 = − R 3 /6
( 1 0 0 2 / 7 1 / 7 0 0 1 − 1 3 / 7 − 2 / 7 0 0 0 1 − 1 / 6 1 / 6 − 1 / 6 ) \begin{pmatrix}
1 & 0& 0 & & 2/7 & 1/7 & 0 \\
0 & 1 & -1 & & 3/7 & -2/7 & 0 \\
0 & 0 & 1 & & -1/6 & 1/6 & -1/6 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 0 − 1 1 2/7 3/7 − 1/6 1/7 − 2/7 1/6 0 0 − 1/6 ⎠ ⎞ R 2 = R 2 + R 3 R_2=R_2+R_3 R 2 = R 2 + R 3
( 1 0 0 2 / 7 1 / 7 0 0 1 0 11 / 42 − 5 / 42 − 1 / 6 0 0 1 − 1 / 6 1 / 6 − 1 / 6 ) \begin{pmatrix}
1 & 0& 0 & & 2/7 & 1/7 & 0 \\
0 & 1 & 0 & & 11/42 & -5/42 & -1/6 \\
0 & 0 & 1 & & -1/6 & 1/6 & -1/6 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 0 0 1 2/7 11/42 − 1/6 1/7 − 5/42 1/6 0 − 1/6 − 1/6 ⎠ ⎞ We are done. On the left is the identity matrix. On the right is the inverse matrix.
A − 1 = ( 2 / 7 1 / 7 0 11 / 42 − 5 / 42 − 1 / 6 − 1 / 6 1 / 6 − 1 / 6 ) A^{-1}=\begin{pmatrix}
2/7 & 1/7 & 0 \\
11/42 & -5/42 & -1/6 \\
-1/6 & 1/6 & -1/6 \\
\end{pmatrix} A − 1 = ⎝ ⎛ 2/7 11/42 − 1/6 1/7 − 5/42 1/6 0 − 1/6 − 1/6 ⎠ ⎞
X = ( x y z ) = ( 2 / 7 1 / 7 0 11 / 42 − 5 / 42 − 1 / 6 − 1 / 6 1 / 6 − 1 / 6 ) ( 5 − 3 − 2 ) X=\begin{pmatrix}
x \\
y \\
z \\
\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}
2/7 & 1/7 & 0 \\
11/42 & -5/42 & -1/6 \\
-1/6 & 1/6 & -1/6 \\
\end{pmatrix}\begin{pmatrix}
5\\
-3 \\
-2 \\
\end{pmatrix} X = ⎝ ⎛ x y z ⎠ ⎞ = ⎝ ⎛ 2/7 11/42 − 1/6 1/7 − 5/42 1/6 0 − 1/6 − 1/6 ⎠ ⎞ ⎝ ⎛ 5 − 3 − 2 ⎠ ⎞
= ( 10 / 7 − 3 / 7 55 / 42 + 15 / 42 + 14 / 42 − 5 / 6 − 3 / 6 + 2 / 6 ) = ( 1 2 − 1 ) =\begin{pmatrix}
10/7-3/7\\
55/42+15/42+14/42 \\
-5/6-3/6+2/6 \\
\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}
1\\
2\\
-1 \\
\end{pmatrix} = ⎝ ⎛ 10/7 − 3/7 55/42 + 15/42 + 14/42 − 5/6 − 3/6 + 2/6 ⎠ ⎞ = ⎝ ⎛ 1 2 − 1 ⎠ ⎞
( 1 , 2 , − 1 ) (1, 2, -1) ( 1 , 2 , − 1 )
Comments