i)
A B = ( 1 2 3 5 6 7 0 1 4 ) ( 1 0 3 5 6 1 2 1 4 ) AB=\begin{pmatrix}
1 & 2 & 3 \\
5 & 6 & 7 \\
0 & 1 & 4 \\
\end{pmatrix}\begin{pmatrix}
1 & 0 & 3 \\
5 & 6 & 1 \\
2 & 1 & 4 \\
\end{pmatrix} A B = ⎝ ⎛ 1 5 0 2 6 1 3 7 4 ⎠ ⎞ ⎝ ⎛ 1 5 2 0 6 1 3 1 4 ⎠ ⎞
= ( 1 ( 1 ) + 2 ( 5 ) + 3 ( 2 ) 1 ( 0 ) + 2 ( 6 ) + 3 ( 1 ) 1 ( 3 ) + 2 ( 1 ) + 3 ( 4 ) 5 ( 1 ) + 6 ( 5 ) + 7 ( 2 ) 5 ( 0 ) + 6 ( 6 ) + 7 ( 1 ) 5 ( 3 ) + 6 ( 1 ) + 7 ( 4 ) 0 ( 1 ) + 1 ( 5 ) + 4 ( 2 ) 0 ( 0 ) + 1 ( 6 ) + 4 ( 1 ) 0 ( 3 ) + 1 ( 1 ) + 4 ( 4 ) ) =\begin{pmatrix}
1(1)+2(5)+3(2) & 1(0)+2(6)+3(1) & 1(3)+2(1)+3(4) \\
5(1)+6(5)+7(2) & 5(0)+6(6)+7(1) & 5(3)+6(1)+7(4) \\
0(1)+1(5)+4(2) & 0(0)+1(6)+4(1) & 0(3)+1(1)+4(4) \\
\end{pmatrix} = ⎝ ⎛ 1 ( 1 ) + 2 ( 5 ) + 3 ( 2 ) 5 ( 1 ) + 6 ( 5 ) + 7 ( 2 ) 0 ( 1 ) + 1 ( 5 ) + 4 ( 2 ) 1 ( 0 ) + 2 ( 6 ) + 3 ( 1 ) 5 ( 0 ) + 6 ( 6 ) + 7 ( 1 ) 0 ( 0 ) + 1 ( 6 ) + 4 ( 1 ) 1 ( 3 ) + 2 ( 1 ) + 3 ( 4 ) 5 ( 3 ) + 6 ( 1 ) + 7 ( 4 ) 0 ( 3 ) + 1 ( 1 ) + 4 ( 4 ) ⎠ ⎞
= ( 17 15 17 49 43 49 13 10 17 ) =\begin{pmatrix}
17 & 15 & 17 \\
49 & 43 & 49 \\
13 & 10 & 17 \\
\end{pmatrix} = ⎝ ⎛ 17 49 13 15 43 10 17 49 17 ⎠ ⎞
A B = ( 17 15 17 49 43 49 13 10 17 ) AB=\begin{pmatrix}
17 & 15 & 17 \\
49 & 43 & 49 \\
13 & 10 & 17 \\
\end{pmatrix} A B = ⎝ ⎛ 17 49 13 15 43 10 17 49 17 ⎠ ⎞
i)
Augment the matrix A B AB A B with the identity matrix:
( 17 15 17 1 0 0 49 43 49 0 1 0 13 10 17 0 0 1 ) \begin{pmatrix}
17 & 15 & 17 & & 1 & 0 & 0 \\
49 & 43 & 49 & & 0 & 1 & 0 \\
13 & 10 & 17 & & 0 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 17 49 13 15 43 10 17 49 17 1 0 0 0 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 1 = R 1 / 17 R_1=R_1/17 R 1 = R 1 /17
( 1 15 / 17 1 1 / 17 0 0 49 43 49 0 1 0 13 10 17 0 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 15/17 & 1 & & 1/17 & 0 & 0 \\
49 & 43 & 49 & & 0 & 1 & 0 \\
13 & 10 & 17 & & 0 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 49 13 15/17 43 10 1 49 17 1/17 0 0 0 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 2 = R 2 − 49 R 1 R_2=R_2-49R_1 R 2 = R 2 − 49 R 1
( 1 15 / 17 1 1 / 17 0 0 0 − 4 / 17 0 − 49 / 17 1 0 13 10 17 0 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 15/17 & 1 & & 1/17 & 0 & 0 \\
0 & -4/17 & 0 & & -49/17 & 1 & 0 \\
13 & 10 & 17 & & 0 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 13 15/17 − 4/17 10 1 0 17 1/17 − 49/17 0 0 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 3 = R 3 − 13 R 1 R_3=R_3-13R_1 R 3 = R 3 − 13 R 1
( 1 15 / 17 1 1 / 17 0 0 0 − 4 / 17 0 − 49 / 17 1 0 0 − 25 / 17 4 − 13 / 17 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 15/17 & 1 & & 1/17 & 0 & 0 \\
0 & -4/17 & 0 & & -49/17 & 1 & 0 \\
0 & -25/17 & 4 & & -13/17 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 15/17 − 4/17 − 25/17 1 0 4 1/17 − 49/17 − 13/17 0 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 2 = − ( 17 / 4 ) R 2 R_2=-(17/4)R_2 R 2 = − ( 17/4 ) R 2
( 1 15 / 17 1 1 / 17 0 0 0 1 0 49 / 4 − 17 / 4 0 0 − 25 / 17 4 − 13 / 17 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 15/17 & 1 & & 1/17 & 0 & 0 \\
0 & 1 & 0 & & 49/4 & -17/4 & 0 \\
0 & -25/17 & 4 & & -13/17 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 15/17 1 − 25/17 1 0 4 1/17 49/4 − 13/17 0 − 17/4 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 1 = R 1 − ( 15 / 17 ) R 2 R_1=R_1-(15/17)R_2 R 1 = R 1 − ( 15/17 ) R 2
( 1 0 1 − 43 / 4 15 / 4 0 0 1 0 49 / 4 − 17 / 4 0 0 − 25 / 17 4 − 13 / 17 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 1 & & -43/4 & 15/4 & 0 \\
0 & 1 & 0 & & 49/4 & -17/4 & 0 \\
0 & -25/17 & 4 & & -13/17 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 − 25/17 1 0 4 − 43/4 49/4 − 13/17 15/4 − 17/4 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 3 = R 3 + ( 25 / 17 ) R 2 R_3=R_3+(25/17)R_2 R 3 = R 3 + ( 25/17 ) R 2
( 1 0 1 − 43 / 4 15 / 4 0 0 1 0 49 / 4 − 17 / 4 0 0 0 4 69 / 4 − 25 / 4 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 1 & & -43/4 & 15/4 & 0 \\
0 & 1 & 0 & & 49/4 & -17/4 & 0 \\
0 & 0 & 4 & & 69/4 & -25/4 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 1 0 4 − 43/4 49/4 69/4 15/4 − 17/4 − 25/4 0 0 1 ⎠ ⎞ R 3 = R 3 / 4 R_3=R_3/4 R 3 = R 3 /4
( 1 0 1 − 43 / 4 15 / 4 0 0 1 0 49 / 4 − 17 / 4 0 0 0 1 69 / 16 − 25 / 16 1 / 4 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 1 & & -43/4 & 15/4 & 0 \\
0 & 1 & 0 & & 49/4 & -17/4 & 0 \\
0 & 0 & 1 & & 69/16 & -25/16 & 1/4 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 1 0 1 − 43/4 49/4 69/16 15/4 − 17/4 − 25/16 0 0 1/4 ⎠ ⎞ R 1 = R 1 − R 3 R_1=R_1-R_3 R 1 = R 1 − R 3
( 1 0 0 − 241 / 16 85 / 16 − 1 / 4 0 1 0 49 / 4 − 17 / 4 0 0 0 1 69 / 16 − 25 / 16 1 / 4 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & & -241/16 & 85/16 & -1/4 \\
0 & 1 & 0 & & 49/4 & -17/4 & 0 \\
0 & 0 & 1 & & 69/16 & -25/16 & 1/4 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 0 0 1 − 241/16 49/4 69/16 85/16 − 17/4 − 25/16 − 1/4 0 1/4 ⎠ ⎞
On the left is the identity matrix. On the right is the inverse matrix.
( A B ) − 1 = ( − 241 / 16 85 / 16 − 1 / 4 49 / 4 − 17 / 4 0 69 / 16 − 25 / 16 1 / 4 ) (AB)^{-1}=\begin{pmatrix}
-241/16 & 85/16 & -1/4 \\
49/4 & -17/4 & 0 \\
69/16 & -25/16 & 1/4 \\
\end{pmatrix} ( A B ) − 1 = ⎝ ⎛ − 241/16 49/4 69/16 85/16 − 17/4 − 25/16 − 1/4 0 1/4 ⎠ ⎞
Augment the matrix A A A with the identity matrix:
( 1 2 3 1 0 0 5 6 7 0 1 0 0 1 4 0 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 2 & 3 & & 1 & 0 & 0 \\
5 & 6 & 7 & & 0 & 1 & 0 \\
0 & 1 & 4 & & 0 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 5 0 2 6 1 3 7 4 1 0 0 0 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 2 = R 2 − 5 R 1 R_2=R_2-5R_1 R 2 = R 2 − 5 R 1
( 1 2 3 1 0 0 0 − 4 − 8 − 5 1 0 0 1 4 0 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 2 & 3 & & 1 & 0 & 0 \\
0 & -4 & -8 & & -5 & 1 & 0 \\
0 & 1 & 4 & & 0 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 2 − 4 1 3 − 8 4 1 − 5 0 0 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 2 = − R 2 / 4 R_2=-R_2/4 R 2 = − R 2 /4
( 1 2 3 1 0 0 0 1 2 5 / 4 − 1 / 4 0 0 1 4 0 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 2 & 3 & & 1 & 0 & 0 \\
0 & 1 & 2 & & 5/4 & -1/4 & 0 \\
0 & 1 & 4 & & 0 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 2 1 1 3 2 4 1 5/4 0 0 − 1/4 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 1 = R 1 − 2 R 2 R_1=R_1-2R_2 R 1 = R 1 − 2 R 2
( 1 0 − 1 − 3 / 2 1 / 2 0 0 1 2 5 / 4 − 1 / 4 0 0 1 4 0 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & -1 & & -3/2 & 1/2 & 0 \\
0 & 1 & 2 & & 5/4 & -1/4 & 0 \\
0 & 1 & 4 & & 0 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 1 − 1 2 4 − 3/2 5/4 0 1/2 − 1/4 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 3 = R 3 − R 2 R_3=R_3-R_2 R 3 = R 3 − R 2
( 1 0 − 1 − 3 / 2 1 / 2 0 0 1 2 5 / 4 − 1 / 4 0 0 0 2 − 5 / 4 1 / 4 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & -1 & & -3/2 & 1/2 & 0 \\
0 & 1 & 2 & & 5/4 & -1/4 & 0 \\
0 & 0 & 2 & & -5/4 & 1/4 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 − 1 2 2 − 3/2 5/4 − 5/4 1/2 − 1/4 1/4 0 0 1 ⎠ ⎞ R 3 = R 3 / 2 R_3=R_3/2 R 3 = R 3 /2
( 1 0 − 1 − 3 / 2 1 / 2 0 0 1 2 5 / 4 − 1 / 4 0 0 0 1 − 5 / 8 1 / 8 1 / 2 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & -1 & & -3/2 & 1/2 & 0 \\
0 & 1 & 2 & & 5/4 & -1/4 & 0 \\
0 & 0 & 1 & & -5/8 & 1/8 & 1/2 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 − 1 2 1 − 3/2 5/4 − 5/8 1/2 − 1/4 1/8 0 0 1/2 ⎠ ⎞ R 1 = R 1 + R 3 R_1=R_1+R_3 R 1 = R 1 + R 3
( 1 0 0 − 17 / 8 5 / 8 1 / 2 0 1 2 5 / 4 − 1 / 4 0 0 0 1 − 5 / 8 1 / 8 1 / 2 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & & -17/8 & 5/8 & 1/2 \\
0 & 1 & 2 & & 5/4 & -1/4 & 0 \\
0 & 0 & 1 & & -5/8 & 1/8 & 1/2 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 0 2 1 − 17/8 5/4 − 5/8 5/8 − 1/4 1/8 1/2 0 1/2 ⎠ ⎞ R 2 = R 2 − 2 R 3 R_2=R_2-2R_3 R 2 = R 2 − 2 R 3
( 1 0 0 − 17 / 8 5 / 8 1 / 2 0 1 0 5 / 2 − 1 / 2 − 1 0 0 1 − 5 / 8 1 / 8 1 / 2 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & & -17/8 & 5/8 & 1/2 \\
0 & 1 & 0 & & 5/2 & -1/2 & -1 \\
0 & 0 & 1 & & -5/8 & 1/8 & 1/2 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 0 0 1 − 17/8 5/2 − 5/8 5/8 − 1/2 1/8 1/2 − 1 1/2 ⎠ ⎞ On the left is the identity matrix. On the right is the inverse matrix.
( A ) − 1 = ( − 17 / 8 5 / 8 1 / 2 5 / 2 − 1 / 2 − 1 − 5 / 8 1 / 8 1 / 2 ) (A)^{-1}=\begin{pmatrix}
-17/8 & 5/8 & 1/2 \\
5/2 & -1/2 & -1 \\
-5/8 & 1/8 & 1/2 \\
\end{pmatrix} ( A ) − 1 = ⎝ ⎛ − 17/8 5/2 − 5/8 5/8 − 1/2 1/8 1/2 − 1 1/2 ⎠ ⎞
Augment the matrix b b b with the identity matrix:
( 1 0 3 1 0 0 5 6 1 0 1 0 2 1 4 0 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 3 & & 1 & 0 & 0 \\
5 & 6 & 1 & & 0 & 1 & 0 \\
2 & 1 & 4 & & 0 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 5 2 0 6 1 3 1 4 1 0 0 0 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 2 = R 2 − 5 R 1 R_2=R_2-5R_1 R 2 = R 2 − 5 R 1
( 1 0 3 1 0 0 0 6 − 14 − 5 1 0 2 1 4 0 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 3 & & 1 & 0 & 0 \\
0 & 6 & -14 & & -5 & 1 & 0 \\
2 & 1 & 4 & & 0 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 2 0 6 1 3 − 14 4 1 − 5 0 0 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞
R 3 = R 3 − 2 R 1 R_3=R_3-2R_1 R 3 = R 3 − 2 R 1
( 1 0 3 1 0 0 0 6 − 14 − 5 1 0 0 1 − 2 − 2 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 3 & & 1 & 0 & 0 \\
0 & 6 & -14 & & -5 & 1 & 0 \\
0 & 1 & -2 & & -2 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 6 1 3 − 14 − 2 1 − 5 − 2 0 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞
R 2 = R 2 / 6 R_2=R_2/6 R 2 = R 2 /6
( 1 0 3 1 0 0 0 1 − 7 / 3 − 5 / 6 1 / 6 0 0 1 − 2 − 2 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 3 & & 1 & 0 & 0 \\
0 & 1 & -7/3 & & -5/6 & 1/6 & 0 \\
0 & 1 & -2 & & -2 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 1 3 − 7/3 − 2 1 − 5/6 − 2 0 1/6 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 3 = R 3 − R 2 R_3=R_3-R_2 R 3 = R 3 − R 2
( 1 0 3 1 0 0 0 1 − 7 / 3 − 5 / 6 1 / 6 0 0 0 1 / 3 − 7 / 6 − 1 / 6 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 3 & & 1 & 0 & 0 \\
0 & 1 & -7/3 & & -5/6 & 1/6 & 0 \\
0 & 0 & 1/3 & & -7/6 & -1/6 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 3 − 7/3 1/3 1 − 5/6 − 7/6 0 1/6 − 1/6 0 0 1 ⎠ ⎞ R 3 = 3 R 3 R_3=3R_3 R 3 = 3 R 3
( 1 0 3 1 0 0 0 1 − 7 / 3 − 5 / 6 1 / 6 0 0 0 1 − 7 / 2 − 1 / 2 3 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 3 & & 1 & 0 & 0 \\
0 & 1 & -7/3 & & -5/6 & 1/6 & 0 \\
0 & 0 & 1 & & -7/2 & -1/2& 3 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 3 − 7/3 1 1 − 5/6 − 7/2 0 1/6 − 1/2 0 0 3 ⎠ ⎞ R 1 = R 1 − 3 R 3 R_1=R_1-3R_3 R 1 = R 1 − 3 R 3
( 1 0 0 23 / 2 3 / 2 − 9 0 1 − 7 / 3 − 5 / 6 1 / 6 0 0 0 1 − 7 / 2 − 1 / 2 3 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & & 23/2 & 3/2 & -9 \\
0 & 1 & -7/3 & & -5/6 & 1/6 & 0 \\
0 & 0 & 1 & & -7/2 & -1/2& 3 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 0 − 7/3 1 23/2 − 5/6 − 7/2 3/2 1/6 − 1/2 − 9 0 3 ⎠ ⎞ R 2 = R 2 + ( 7 / 3 ) R 3 R_2=R_2+(7/3)R_3 R 2 = R 2 + ( 7/3 ) R 3
( 1 0 0 23 / 2 3 / 2 − 9 0 1 0 − 9 − 1 7 0 0 1 − 7 / 2 − 1 / 2 3 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & & 23/2 & 3/2 & -9 \\
0 & 1 & 0 & & -9 & -1 & 7 \\
0 & 0 & 1 & & -7/2 & -1/2& 3 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 0 0 1 23/2 − 9 − 7/2 3/2 − 1 − 1/2 − 9 7 3 ⎠ ⎞ On the left is the identity matrix. On the right is the inverse matrix.
( B ) − 1 = ( 23 / 2 3 / 2 − 9 − 9 − 1 7 − 7 / 2 − 1 / 2 3 ) (B)^{-1}=\begin{pmatrix}
23/2 & 3/2 & -9 \\
-9 & -1 & 7 \\
-7/2 & -1/2 & 3 \\
\end{pmatrix} ( B ) − 1 = ⎝ ⎛ 23/2 − 9 − 7/2 3/2 − 1 − 1/2 − 9 7 3 ⎠ ⎞
Comments