Линейная алгебра Примеры

$y = - \frac{1}{4} x + 3$ , $2 x + y = - 4$

Этап 1

Найдем $A X = B$ из системы уравнений.

$[\begin{array}{c} \frac{1}{4} & 1 \\ 2 & 1 \end{array}] \cdot [\begin{array}{c} x \\ y \end{array}] = [\begin{array}{c} 3 \\ - 4 \end{array}]$

Этап 2

Найдем матрицу, обратную к матрице коэффициентов.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1

The inverse of a $2 \times 2$ matrix can be found using the formula $\frac{1}{a d - b c} [\begin{array}{c} d & - b \\ - c & a \end{array}]$ where $a d - b c$ is the determinant.

Этап 2.2

Find the determinant.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.2.1

Определитель матрицы $2 \times 2$ можно найти, используя формулу $| \begin{array}{c} a & b \\ c & d \end{array} | = a d - c b$ .

$\frac{1}{4} \cdot 1 - 2 \cdot 1$

Этап 2.2.2

Упростим определитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.2.2.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.2.2.1.1

Умножим $\frac{1}{4}$ на $1$ .

$\frac{1}{4} - 2 \cdot 1$

Этап 2.2.2.1.2

Умножим $- 2$ на $1$ .

$\frac{1}{4} - 2$

Этап 2.2.2.2

Чтобы записать $- 2$ в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на $\frac{4}{4}$ .

$\frac{1}{4} - 2 \cdot \frac{4}{4}$

Этап 2.2.2.3

Объединим $- 2$ и $\frac{4}{4}$ .

$\frac{1}{4} + \frac{- 2 \cdot 4}{4}$

Этап 2.2.2.4

Объединим числители над общим знаменателем.

$\frac{1 - 2 \cdot 4}{4}$

Этап 2.2.2.5

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.2.2.5.1

Умножим $- 2$ на $4$ .

$\frac{1 - 8}{4}$

Этап 2.2.2.5.2

Вычтем $8$ из $1$ .

$\frac{- 7}{4}$

Этап 2.2.2.6

Вынесем знак минуса перед дробью.

$- \frac{7}{4}$

Этап 2.3

Since the determinant is non-zero, the inverse exists.

Этап 2.4

Substitute the known values into the formula for the inverse.

$\frac{1}{- \frac{7}{4}} [\begin{array}{c} 1 & - 1 \\ - 2 & \frac{1}{4} \end{array}]$

Этап 2.5

Сократим общий множитель $1$ и $- 1$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.1

Перепишем $1$ в виде $- 1 (- 1)$ .

$\frac{- 1 (- 1)}{- \frac{7}{4}} [\begin{array}{c} 1 & - 1 \\ - 2 & \frac{1}{4} \end{array}]$

Этап 2.5.2

Вынесем знак минуса перед дробью.

$- \frac{1}{\frac{7}{4}} [\begin{array}{c} 1 & - 1 \\ - 2 & \frac{1}{4} \end{array}]$

Этап 2.6

Умножим числитель на величину, обратную знаменателю.

$- (1 (\frac{4}{7})) [\begin{array}{c} 1 & - 1 \\ - 2 & \frac{1}{4} \end{array}]$

Этап 2.7

Умножим $\frac{4}{7}$ на $1$ .

$- \frac{4}{7} [\begin{array}{c} 1 & - 1 \\ - 2 & \frac{1}{4} \end{array}]$

Этап 2.8

Умножим $- \frac{4}{7}$ на каждый элемент матрицы.

$[\begin{array}{c} - \frac{4}{7} \cdot 1 & - \frac{4}{7} \cdot - 1 \\ - \frac{4}{7} \cdot - 2 & - \frac{4}{7} \cdot \frac{1}{4} \end{array}]$

Этап 2.9

Упростим каждый элемент матрицы.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.9.1

Умножим $- 1$ на $1$ .

$[\begin{array}{c} - \frac{4}{7} & - \frac{4}{7} \cdot - 1 \\ - \frac{4}{7} \cdot - 2 & - \frac{4}{7} \cdot \frac{1}{4} \end{array}]$

Этап 2.9.2

Умножим $- \frac{4}{7} \cdot - 1$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.9.2.1

Умножим $- 1$ на $- 1$ .

$[\begin{array}{c} - \frac{4}{7} & 1 (\frac{4}{7}) \\ - \frac{4}{7} \cdot - 2 & - \frac{4}{7} \cdot \frac{1}{4} \end{array}]$

Этап 2.9.2.2

Умножим $\frac{4}{7}$ на $1$ .

$[\begin{array}{c} - \frac{4}{7} & \frac{4}{7} \\ - \frac{4}{7} \cdot - 2 & - \frac{4}{7} \cdot \frac{1}{4} \end{array}]$

Этап 2.9.3

Умножим $- \frac{4}{7} \cdot - 2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.9.3.1

Умножим $- 2$ на $- 1$ .

$[\begin{array}{c} - \frac{4}{7} & \frac{4}{7} \\ 2 (\frac{4}{7}) & - \frac{4}{7} \cdot \frac{1}{4} \end{array}]$

Этап 2.9.3.2

Объединим $2$ и $\frac{4}{7}$ .

$[\begin{array}{c} - \frac{4}{7} & \frac{4}{7} \\ \frac{2 \cdot 4}{7} & - \frac{4}{7} \cdot \frac{1}{4} \end{array}]$

Этап 2.9.3.3

Умножим $2$ на $4$ .

$[\begin{array}{c} - \frac{4}{7} & \frac{4}{7} \\ \frac{8}{7} & - \frac{4}{7} \cdot \frac{1}{4} \end{array}]$

Этап 2.9.4

Сократим общий множитель $4$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.9.4.1

Перенесем стоящий впереди знак минуса в $- \frac{4}{7}$ в числитель.

$[\begin{array}{c} - \frac{4}{7} & \frac{4}{7} \\ \frac{8}{7} & \frac{- 4}{7} \cdot \frac{1}{4} \end{array}]$

Этап 2.9.4.2

Вынесем множитель $4$ из $- 4$ .

$[\begin{array}{c} - \frac{4}{7} & \frac{4}{7} \\ \frac{8}{7} & \frac{4 (- 1)}{7} \cdot \frac{1}{4} \end{array}]$

Этап 2.9.4.3

Сократим общий множитель.

$[\begin{array}{c} - \frac{4}{7} & \frac{4}{7} \\ \frac{8}{7} & \frac{4 \cdot - 1}{7} \cdot \frac{1}{4} \end{array}]$

Этап 2.9.4.4

Перепишем это выражение.

$[\begin{array}{c} - \frac{4}{7} & \frac{4}{7} \\ \frac{8}{7} & \frac{- 1}{7} \end{array}]$

Этап 2.9.5

Вынесем знак минуса перед дробью.

$[\begin{array}{c} - \frac{4}{7} & \frac{4}{7} \\ \frac{8}{7} & - \frac{1}{7} \end{array}]$

Этап 3

Умножим слева обе части матричного уравнения на обратную матрицу.

$([\begin{array}{c} - \frac{4}{7} & \frac{4}{7} \\ \frac{8}{7} & - \frac{1}{7} \end{array}] \cdot [\begin{array}{c} \frac{1}{4} & 1 \\ 2 & 1 \end{array}]) \cdot [\begin{array}{c} x \\ y \end{array}] = [\begin{array}{c} - \frac{4}{7} & \frac{4}{7} \\ \frac{8}{7} & - \frac{1}{7} \end{array}] \cdot [\begin{array}{c} 3 \\ - 4 \end{array}]$

Этап 4

Любая матрица, умноженная на свою обратную, всегда равна $1$ . $A \cdot A^{- 1} = 1$ .

$[\begin{array}{c} x \\ y \end{array}] = [\begin{array}{c} - \frac{4}{7} & \frac{4}{7} \\ \frac{8}{7} & - \frac{1}{7} \end{array}] \cdot [\begin{array}{c} 3 \\ - 4 \end{array}]$

Этап 5

Умножим $[\begin{array}{c} - \frac{4}{7} & \frac{4}{7} \\ \frac{8}{7} & - \frac{1}{7} \end{array}] [\begin{array}{c} 3 \\ - 4 \end{array}]$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1

Two matrices can be multiplied if and only if the number of columns in the first matrix is equal to the number of rows in the second matrix. In this case, the first matrix is $2 \times 2$ and the second matrix is $2 \times 1$ .

Этап 5.2

Умножим каждую строку первой матрицы на каждый столбец второй матрицы.

$[\begin{array}{c} - \frac{4}{7} \cdot 3 + \frac{4}{7} \cdot - 4 \\ \frac{8}{7} \cdot 3 - \frac{1}{7} \cdot - 4 \end{array}]$

Этап 5.3

Упростим каждый элемент матрицы путем перемножения всех выражений.

$[\begin{array}{c} - 4 \\ 4 \end{array}]$

Этап 6

Упростим левую и правую части.

$[\begin{array}{c} x \\ y \end{array}] = [\begin{array}{c} - 4 \\ 4 \end{array}]$

Этап 7

Найдем решение.

$x = - 4$

$y = 4$