A = ( 2 − 1 3 1 2 − 1 − 4 5 1 ) , X = ( x y z ) , B = ( 2 4 10 ) A=\begin{pmatrix}
2 & -1 & 3 \\
1 & 2 & -1\\
-4 & 5 & 1 \\
\end{pmatrix}, X=\begin{pmatrix}
x \\
y \\
z
\end{pmatrix}, B=\begin{pmatrix}
2\\
4\\
10
\end{pmatrix} A = ⎝ ⎛ 2 1 − 4 − 1 2 5 3 − 1 1 ⎠ ⎞ , X = ⎝ ⎛ x y z ⎠ ⎞ , B = ⎝ ⎛ 2 4 10 ⎠ ⎞
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 3 1 0 0 1 2 − 1 0 1 0 − 4 5 1 0 0 1 ) \begin{pmatrix}
2 & -1 & 3 && 1& 0 & 0 \\
1 & 2 & -1 && 0 & 1 & 0\\
-4 & 5 & 1 && 0 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 2 1 − 4 − 1 2 5 3 − 1 1 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 3 / 2 1 / 2 0 0 1 2 − 1 0 1 0 − 4 5 1 0 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & -1/2 & 3/2 && 1/2& 0 & 0 \\
1 & 2 & -1 && 0 & 1 & 0\\
-4 & 5 & 1 && 0 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 1 − 4 − 1/2 2 5 3/2 − 1 1 1/2 0 0 0 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 2 = R 2 − R 1 R_2=R_2-R_1 R 2 = R 2 − R 1
( 1 − 1 / 2 3 / 2 1 / 2 0 0 0 5 / 2 − 5 / 2 − 1 / 2 1 0 − 4 5 1 0 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & -1/2 & 3/2 && 1/2& 0 & 0 \\
0 & 5/2 & -5/2 && -1/2 & 1 & 0\\
-4 & 5 & 1 && 0 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 − 4 − 1/2 5/2 5 3/2 − 5/2 1 1/2 − 1/2 0 0 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 3 = R 3 + 4 R 1 R_3=R_3+4R_1 R 3 = R 3 + 4 R 1
( 1 − 1 / 2 3 / 2 1 / 2 0 0 0 5 / 2 − 5 / 2 − 1 / 2 1 0 0 3 7 2 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & -1/2 & 3/2 && 1/2& 0 & 0 \\
0 & 5/2 & -5/2 && -1/2 & 1 & 0\\
0 & 3 & 7 && 2 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 − 1/2 5/2 3 3/2 − 5/2 7 1/2 − 1/2 2 0 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 2 = 2 R 2 / 5 R_2=2R_2/5 R 2 = 2 R 2 /5
( 1 − 1 / 2 3 / 2 1 / 2 0 0 0 1 − 1 − 1 / 5 2 / 5 0 0 3 7 2 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & -1/2 & 3/2 && 1/2& 0 & 0 \\
0 & 1 & -1 && -1/5 & 2/5 & 0\\
0 & 3 & 7 && 2 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 − 1/2 1 3 3/2 − 1 7 1/2 − 1/5 2 0 2/5 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 2 / 5 1 / 5 0 0 1 − 1 − 1 / 5 2 / 5 0 0 3 7 2 0 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 1 && 2/5 & 1/5 & 0 \\
0 & 1 & -1 && -1/5 & 2/5 & 0\\
0 & 3 & 7 && 2 & 0 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 3 1 − 1 7 2/5 − 1/5 2 1/5 2/5 0 0 0 1 ⎠ ⎞ R 3 = R 3 − 3 R 2 R_3=R_3-3R_2 R 3 = R 3 − 3 R 2
( 1 0 1 2 / 5 1 / 5 0 0 1 − 1 − 1 / 5 2 / 5 0 0 0 10 13 / 5 − 6 / 5 1 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 1 && 2/5 & 1/5 & 0 \\
0 & 1 & -1 && -1/5 & 2/5 & 0\\
0 & 0 & 10 && 13/5 & -6/5 & 1 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 1 − 1 10 2/5 − 1/5 13/5 1/5 2/5 − 6/5 0 0 1 ⎠ ⎞ R 3 = R 3 / 10 R_3=R_3/10 R 3 = R 3 /10
( 1 0 1 2 / 5 1 / 5 0 0 1 − 1 − 1 / 5 2 / 5 0 0 0 1 13 / 50 − 6 / 50 1 / 10 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 1 && 2/5 & 1/5 & 0 \\
0 & 1 & -1 && -1/5 & 2/5 & 0\\
0 & 0 & 1 && 13/50 & -6/50 & 1/10 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 1 − 1 1 2/5 − 1/5 13/50 1/5 2/5 − 6/50 0 0 1/10 ⎠ ⎞ R 1 = R 1 − R 3 R_1=R_1-R_3 R 1 = R 1 − R 3
( 1 0 0 7 / 50 8 / 25 − 1 / 10 0 1 − 1 − 1 / 5 2 / 5 0 0 0 1 13 / 50 − 6 / 50 1 / 10 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 && 7/50 & 8/25 & -1/10 \\
0 & 1 & -1 && -1/5 & 2/5 & 0\\
0 & 0 & 1 && 13/50 & -6/50 & 1/10 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 0 − 1 1 7/50 − 1/5 13/50 8/25 2/5 − 6/50 − 1/10 0 1/10 ⎠ ⎞ R 2 = R 2 + R 3 R_2=R_2+R_3 R 2 = R 2 + R 3
( 1 0 0 7 / 50 8 / 25 − 1 / 10 0 1 0 3 / 50 7 / 25 1 / 10 0 0 1 13 / 50 − 6 / 50 1 / 10 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 && 7/50 & 8/25 & -1/10 \\
0 & 1 & 0 && 3/50 & 7/25 & 1/10\\
0 & 0 & 1 && 13/50 & -6/50 & 1/10 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 0 0 1 7/50 3/50 13/50 8/25 7/25 − 6/50 − 1/10 1/10 1/10 ⎠ ⎞ We are done. On the left is the identity matrix. On the right is the inverse matrix.
A − 1 B = ( 0.14 0.32 − 0.1 0.06 0.28 0.1 0.26 − 0.12 0.1 ) ( 2 4 10 ) A^{-1}B=\begin{pmatrix}
0.14 & 0.32 & -0.1 \\
0.06 & 0.28 & 0.1 \\
0.26 & -0.12 & 0.1 \\
\end{pmatrix}\begin{pmatrix}
2\\
4\\
10
\end{pmatrix} A − 1 B = ⎝ ⎛ 0.14 0.06 0.26 0.32 0.28 − 0.12 − 0.1 0.1 0.1 ⎠ ⎞ ⎝ ⎛ 2 4 10 ⎠ ⎞
= ( 0.28 + 1.28 − 1 0.12 + 1.12 + 1 0.52 − 0.48 + 1 ) = ( 0.56 2.24 1.04 ) =\begin{pmatrix}
0.28+1.28-1\\
0.12+1.12+1\\
0.52-0.48+1
\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}
0.56\\
2.24\\
1.04
\end{pmatrix} = ⎝ ⎛ 0.28 + 1.28 − 1 0.12 + 1.12 + 1 0.52 − 0.48 + 1 ⎠ ⎞ = ⎝ ⎛ 0.56 2.24 1.04 ⎠ ⎞
( x , y , z ) = ( 0.56 , 2.24 , 1.04 ) (x,y,z)=(0.56, 2.24, 1.04) ( x , y , z ) = ( 0.56 , 2.24 , 1.04 )
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