Transponer en matrise

En matrisetransponering er et nyttig matematisk verktøy for å forstå strukturen til matriser. Funksjoner som du kanskje allerede kjenner fra matriser, som å være kvadratisk og symmetri, påvirker transponeringsresultatene på en åpenbar måte. Transposisjon tjener også til å uttrykke vektorer som matriser, eller beregne produktene av vektorer. Når du arbeider med komplekse matriser, vil det nært beslektede konseptet med en konjugert transposisjon hjelpe deg med mange problemer.

Trinn

Del 1 av 3: Transponering av en matrise

Bilde med tittelen Transpose a Matrix Trinn 1
1. Start med hvilken som helst matrise. Du kan transponere hvilken som helst matrise uavhengig av antall rader og kolonner. Kvadratiske matriser, med like mange rader og kolonner, transponeres mest, så vi bruker en enkel kvadratisk matrise som eksempel:
  • matrise en =
    1 2 3
    4 5 6
    7 8 9
Bilde med tittelen Transpose a Matrix Step 2
2. Gjør den første raden i matrisen til den første kolonnen i transposisjonen. Omskriv rad én i matrisen som en kolonne:
  • Transponering av matrise A = A
  • Første kolonne av A:
    1
    2
    3
  • Bilde med tittelen Transpose a Matrix Trinn 3
    3. Gjenta for de resterende radene. Den andre raden i den opprinnelige matrisen blir den andre kolonnen i transposisjonen. Gjenta dette mønsteret til du har gjort hver rad til en kolonne:
  • en =
    1 4 7
    2 5 8
    3 6 9
  • Bilde med tittelen Transpose a Matrix Step 4
    4. Øv på en ikke-firkantet matrise. Transponeringen er nøyaktig den samme for en ikke-kvadratisk matrise. Du skriver om den første raden som den første kolonnen, den andre raden som den andre kolonnen, og så videre. Her er et fargekodet eksempel for å vise deg hvor elementene havner:
  • matrise z =
    4 7 2 1
    3 9 8 6
  • matrise z =
    4 3
    7 9
    2 8
    1 6
  • Bilde med tittelen Transpose a Matrix Step 5
    5. Uttrykk transposisjonen matematisk. Konseptet er ganske enkelt, men det er greit å kunne beskrive det i matematiske termer. Ingen sjargong er nødvendig utenom grunnleggende matrisenotasjon:
  • Hvis matrise B er a m X n matrise (m rader og n kolonner), så er den transponerte matrisen B a n X m matrise (n rader og m kolonner).
  • For hvert element bxy (X-de, y-kolonnen) i B har matrisen B et likt element på byx (y-rekken, X-kolonnen).
  • Del 2 av 3: Spesielle tilfeller

    Bilde med tittelen Transpose a Matrix Step 6
    1. (M = M. Transponeringen av en transposisjon er den opprinnelige matrisen. Dette er veldig fornuftig, siden du bare bytter rader og kolonner. Hvis du bytter dem igjen, vil du ta deg tilbake til begynnelsen.
    Bilde med tittelen Transpose a Matrix Step 7
    2. Vipp firkantede matriser over hoveddiagonalen. I en kvadratisk matrise vil en transposisjon "vippe" matrisen langs hoveddiagonalen. Med andre ord, elementene i en diagonal linje av element a11 til nedre høyre hjørne forblir den samme. De andre elementene vil bevege seg på tvers av diagonalen og havne i samme avstand fra diagonalen, på motsatt side.
  • Hvis du ikke kan visualisere dette, tegn en 4x4 matrise på et stykke papir. Brett nå over hoveddiagonalen. Ser du hvordan elementer a14 og a41 ta på hverandre? De bytter plass i transposisjonen, akkurat som alle andre par som berører hverandre når de er brettet.
  • Bilde med tittelen Transpose a Matrix Step 8
    3. Transponer en symmetrisk matrise. En symmetrisk matrise er symmetrisk om hoveddiagonalen. Hvis vi bruker `tilt` eller `fold` som beskrevet ovenfor, kan vi umiddelbart se at ingenting endres. Alle elementparene som bytter plass var allerede identiske. Faktisk er dette standardmåten for å definere en symmetrisk matrise. Hvis matrise A = A, er matrise A symmetrisk.

    Del 3 av 3: Konjugert transposisjon av en kompleks matrise

    Bilde med tittelen Transpose a Matrix Step 9
    1. Start med en kompleks matrise. Komplekse matriser har elementer med en reell og imaginær komponent. Mens du kan ta en vanlig transposisjon av disse matrisene, er de fleste praktiske beregningene konjugerte transposisjoner i stedet.
    • Matrise C =
      2+Jeg 3-2Jeg
      0+Jeg 5+0Jeg
    Bilde med tittelen Transpose a Matrix Step 10
    2. Ta den komplekse konjugasjonen. Den komplekse konjugasjonen endrer tegnet til de imaginære komponentene, uten å endre de virkelige komponentene. Utfør denne operasjonen for alle elementene i matrisen.
  • Kompleks konjugasjon av C =
    2-Jeg 3+2Jeg
    0-Jeg 5-0Jeg
  • Bilde med tittelen Transpose a Matrix Step 11
    3. Transponer resultatene. Ta en ordinær konvertering av resultatet. Matrisen du ender opp med er den konjugerte transposisjonen av den opprinnelige matrisen.
  • Konjugert transposisjon av C = C =
    2-Jeg 0-Jeg
    3+2Jeg 5-0Jeg
  • Tips

    • Denne artikkelen bruker notasjonen A for å angi konverteringen av matrise A. Notasjonen A` eller à betyr det samme.
    • Denne artikkelen refererer til konjugert konvertering av matrise A som A, den vanligste notasjonen i lineær algebra. Kvantefysikere bruker ofte A i stedet. A* er et annet alternativ, men prøv å unngå dette siden noen kilder vil bruke dette symbolet for å indikere en kompleks konjugasjon.

    Оцените, пожалуйста статью