A = ( 2 1 0 2 − 1 1 3 − 2 4 ) A=\begin{pmatrix}
2 & 1 & 0\\
2 & -1 & 1\\
3 & -2 & 4\\
\end{pmatrix} A = ⎝ ⎛ 2 2 3 1 − 1 − 2 0 1 4 ⎠ ⎞ Augment the matrix with the identity matrix:
( 2 1 0 1 0 0 2 − 1 1 0 1 0 3 − 2 4 0 0 1 ) \begin{pmatrix}
2 & 1 & 0 & & 1 & 0 & 0\\
2 & -1 & 1 & & 0 & 1 & 0\\
3 & -2 & 4 & & 0 & 0 & 1\\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 2 2 3 1 − 1 − 2 0 1 4 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 0 1 / 2 0 0 2 − 1 1 0 1 0 3 − 2 4 0 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 1/2 & 0 & & 1/2 & 0 & 0\\
2 & -1 & 1 & & 0 & 1 & 0\\
3 & -2 & 4 & & 0 & 0 & 1\\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 2 3 1/2 − 1 − 2 0 1 4 1/2 0 0 0 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 2 = R 2 − 2 R 1 R_2=R_2-2R_1 R 2 = R 2 − 2 R 1
( 1 1 / 2 0 1 / 2 0 0 0 − 2 1 − 1 1 0 3 − 2 4 0 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 1/2 & 0 & & 1/2 & 0 & 0\\
0 & -2 & 1 & & -1 & 1 & 0\\
3 & -2 & 4 & & 0 & 0 & 1\\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 3 1/2 − 2 − 2 0 1 4 1/2 − 1 0 0 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 3 = R 3 − 3 R 1 R_3=R_3-3R_1 R 3 = R 3 − 3 R 1
( 1 1 / 2 0 1 / 2 0 0 0 − 2 1 − 1 1 0 0 − 7 / 2 4 − 3 / 2 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 1/2 & 0 & & 1/2 & 0 & 0\\
0 & -2 & 1 & & -1 & 1 & 0\\
0 & -7/2 & 4 & & -3/2 & 0 & 1\\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 1/2 − 2 − 7/2 0 1 4 1/2 − 1 − 3/2 0 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 2 = − R 2 / 2 R_2=-R_2/2 R 2 = − R 2 /2
( 1 1 / 2 0 1 / 2 0 0 0 1 − 1 / 2 1 / 2 − 1 / 2 0 0 − 7 / 2 4 − 3 / 2 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 1/2 & 0 & & 1/2 & 0 & 0\\
0 & 1 & -1/2 & & 1/2 & -1/2 & 0\\
0 & -7/2 & 4 & & -3/2 & 0 & 1\\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 1/2 1 − 7/2 0 − 1/2 4 1/2 1/2 − 3/2 0 − 1/2 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 1 / 4 1 / 4 1 / 4 0 0 1 − 1 / 2 1 / 2 − 1 / 2 0 0 − 7 / 2 4 − 3 / 2 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 1/4 & & 1/4 & 1/4 & 0\\
0 & 1 & -1/2 & & 1/2 & -1/2 & 0\\
0 & -7/2 & 4 & & -3/2 & 0 & 1\\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 − 7/2 1/4 − 1/2 4 1/4 1/2 − 3/2 1/4 − 1/2 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 1 / 4 1 / 4 1 / 4 0 0 1 − 1 / 2 1 / 2 − 1 / 2 0 0 0 9 / 4 1 / 4 − 7 / 4 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 1/4 & & 1/4 & 1/4 & 0\\
0 & 1 & -1/2 & & 1/2 & -1/2 & 0\\
0 & 0 & 9/4 & & 1/4 & -7/4 & 1\\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 1/4 − 1/2 9/4 1/4 1/2 1/4 1/4 − 1/2 − 7/4 0 0 1 ⎠ ⎞ R 3 = 4 R 3 / 9 R_3=4R_3/9 R 3 = 4 R 3 /9
( 1 0 1 / 4 1 / 4 1 / 4 0 0 1 − 1 / 2 1 / 2 − 1 / 2 0 0 0 1 1 / 9 − 7 / 9 4 / 9 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 1/4 & & 1/4 & 1/4 & 0\\
0 & 1 & -1/2 & & 1/2 & -1/2 & 0\\
0 & 0 & 1 & & 1/9 & -7/9 & 4/9\\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 1/4 − 1/2 1 1/4 1/2 1/9 1/4 − 1/2 − 7/9 0 0 4/9 ⎠ ⎞ R 1 = R 1 − R 3 / 4 R_1=R_1-R_3/4 R 1 = R 1 − R 3 /4
( 1 0 0 2 / 9 4 / 9 − 1 / 9 0 1 − 1 / 2 1 / 2 − 1 / 2 0 0 0 1 1 / 9 − 7 / 9 4 / 9 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & & 2/9 & 4/9 & -1/9\\
0 & 1 & -1/2 & & 1/2 & -1/2 & 0\\
0 & 0 & 1 & & 1/9 & -7/9 & 4/9\\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 0 − 1/2 1 2/9 1/2 1/9 4/9 − 1/2 − 7/9 − 1/9 0 4/9 ⎠ ⎞ R 2 = R 2 + R 3 / 2 R_2=R_2+R_3/2 R 2 = R 2 + R 3 /2
( 1 0 0 2 / 9 4 / 9 − 1 / 9 0 1 0 5 / 9 − 8 / 9 2 / 9 0 0 1 1 / 9 − 7 / 9 4 / 9 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & & 2/9 & 4/9 & -1/9\\
0 & 1 & 0 & & 5/9 & -8/9 & 2/9\\
0 & 0 & 1 & & 1/9 & -7/9 & 4/9\\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 0 0 1 2/9 5/9 1/9 4/9 − 8/9 − 7/9 − 1/9 2/9 4/9 ⎠ ⎞ We are done. On the left is the identity matrix. On the right is the inverse matrix.
A − 1 = ( 2 / 9 4 / 9 − 1 / 9 5 / 9 − 8 / 9 2 / 9 1 / 9 − 7 / 9 4 / 9 ) A^{-1}=\begin{pmatrix}
2/9 & 4/9 & -1/9\\
5/9 & -8/9 & 2/9\\
1/9 & -7/9 & 4/9\\
\end{pmatrix} A − 1 = ⎝ ⎛ 2/9 5/9 1/9 4/9 − 8/9 − 7/9 − 1/9 2/9 4/9 ⎠ ⎞ Check
A − 1 A = ( 2 / 9 4 / 9 − 1 / 9 5 / 9 − 8 / 9 2 / 9 1 / 9 − 7 / 9 4 / 9 ) ( 2 1 0 2 − 1 1 3 − 2 4 ) A^{-1}A=\begin{pmatrix}
2/9 & 4/9 & -1/9\\
5/9 & -8/9 & 2/9\\
1/9 & -7/9 & 4/9\\
\end{pmatrix}\begin{pmatrix}
2 & 1 & 0\\
2 & -1 & 1\\
3 & -2 & 4\\
\end{pmatrix} A − 1 A = ⎝ ⎛ 2/9 5/9 1/9 4/9 − 8/9 − 7/9 − 1/9 2/9 4/9 ⎠ ⎞ ⎝ ⎛ 2 2 3 1 − 1 − 2 0 1 4 ⎠ ⎞
= ( 4 + 8 − 3 9 2 − 4 + 2 9 0 + 4 − 4 9 10 − 16 + 6 9 5 + 8 − 4 9 0 − 8 + 8 9 2 − 14 + 12 9 1 + 7 − 8 9 0 − 7 + 16 9 ) =\begin{pmatrix}
\dfrac{4+8-3}{9} & \dfrac{2-4+2}{9} & \dfrac{0+4-4}{9}\\
\\
\dfrac{10-16+6}{9} & \dfrac{5+8-4}{9} & \dfrac{0-8+8}{9}\\
\\
\dfrac{2-14+12}{9} & \dfrac{1+7-8}{9} & \dfrac{0-7+16}{9}\\
\\
\end{pmatrix} = ⎝ ⎛ 9 4 + 8 − 3 9 10 − 16 + 6 9 2 − 14 + 12 9 2 − 4 + 2 9 5 + 8 − 4 9 1 + 7 − 8 9 0 + 4 − 4 9 0 − 8 + 8 9 0 − 7 + 16 ⎠ ⎞
= ( 1 0 0 0 1 0 0 0 1 ) = I =\begin{pmatrix}
1 & 0 & 0\\
0 & 1 & 0\\
0 & 0 & 1\\
\end{pmatrix}=I = ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ = I
Comments