Матричные уравнения

Матричные уравнения A·X = B, X·A = B и A·X·B = C: решение через обратную матрицу с проверкой подстановкой

Все виды решаются через обратную матрицу и отличаются порядком множителей

Квадратная матрица уравнения — у неё берётся обратная; строки — с новой строки, числа — пробелами

В A·X = B и X·A = B — правая часть уравнения, в A·X·B = C — правый множитель B (квадратный)

Правая часть уравнения A·X·B = C — в остальных видах не используется

Нашли ошибку или хотите предложить улучшение?

Улучшить калькулятор «Матричные уравнения»

Теория

Матричное уравнение — уравнение, в котором неизвестное \(X\) — матрица. Три основных вида: \(A \cdot X = B\), \(X \cdot A = B\) и \(A \cdot X \cdot B = C\). Решаются они одинаково — умножением на обратную матрицу, но сторона умножения определяется порядком множителей.

Матричное умножение некоммутативно, поэтому из \(A \cdot X = B\) получают \(X = A^{-1} \cdot B\) (обе части умножают на \(A^{-1}\) слева), а из \(X \cdot A = B\) — \(X = B \cdot A^{-1}\) (справа). Перепутать нельзя: \(A^{-1} \cdot B\) и \(B \cdot A^{-1}\) — разные матрицы. В третьем виде множители стоят с двух сторон, поэтому на \(A^{-1}\) умножают слева, а на \(B^{-1}\) справа: \(X = A^{-1} \cdot C \cdot B^{-1}\).

Размеры должны быть согласованы: A и B — квадратные матрицы, а размер C задаёт размер неизвестной X.

Важно: при det A = 0 (для A·X·B = C — ещё и при det B = 0) обратной матрицы не существует, и уравнение не имеет единственного решения.

Пример с решением

  1. Условие. Решить A·X = B для A = [2 0; 0 1] и B = [4 2; 1 3].
  2. Обратная матрица. det A = 2, обратная A⁻¹ = [1/2 0; 0 1].
  3. Умножение. X = A⁻¹ · B = [1/2 0; 0 1] · [4 2; 1 3] = [2 1; 1 3].
  4. Ответ. Проверка подстановкой: A · X = [4 2; 1 3] — совпало с B. Калькулятор показывает эту проверку в решении, а элементы считает в точных дробях: вместо округлённого 0,5 в ответе стоит 1/2.

Главное

  • \(A \cdot X = B \Rightarrow X = A^{-1} \cdot B\); \(X \cdot A = B \Rightarrow X = B \cdot A^{-1}\); \(A \cdot X \cdot B = C \Rightarrow X = A^{-1} \cdot C \cdot B^{-1}\).
  • Сторона умножения — часть ответа: \(A^{-1} \cdot B\) и \(B \cdot A^{-1}\) не равны.
  • Проверка подстановкой подтверждает решение.