Линейная алгебра

Искусство использования матриц и векторов для решения задач физики

Версия для печати

Инверсия, детерминант, норма, транспонирование и т. п.

Maple допускает множество действий с матрицами. Посмотреть список возможностей можно по запросу ?LinearAlgebra. Рассмотрим несколько встречающихся в физике тем.

Определим матрицы:

  • restart:with(LinearAlgebra):
  • B:=Matrix([[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]);
  • C:=Matrix([[3,2,1],[5,6,4],[9,7,8]]);
Обратная матрица

MatrixInverse: для получения обратной матрицы, например С:

  • MatrixInverse(C);

Проверка:

  • Multiply(C,MatrixInverse(C));
Детерминант матрицы

Determinant: получить детерминант матрицы можно так:

  • Determinant(B);Determinant(C);
Транспонирование матрицы

Transpose: транспонирование матрицы получается заменой строк на столбцы или поворотом матрицы относительно главной диагонали. Имеет смысл транспонирование неквадратной матрицы.

  • Transpose(C);
  • E:=Matrix([[1,2,3]]);
  • Transpose(E);
Эрмитово сопряжение

В квантовой механике нужна транспонированная комплексно сопряженная матрица, которую называют эрмитово сопряженной HermitianTranspose:

  • F:=<<1,I>|<2*I,2>>;
  • HermitianTranspose(F);

Подробнее об этом – есть в описании пакета Physics.

След матрицы

Trace: след – это сумма диагональных элементов матрицы.

  • Trace(C);
Норма

Norm: норма вектора имеет много определений. Вы привыкли брать квадраты элементов, складывать их и вычислять квадратный корень из результата сложения. Это определение используется (почти) только в физике, но Maple умнее и берет корень k-го порядка из суммы k-х степеней элементов. Для физики k = 2:

  • Norm(E,2);

Норма матриц сложнее – см. запрос ?LinearAlgebra[Norm].

Задача 5.2 об обратной матрице

Найдите матрицу, обратную определенной в этом разделе матрице В. Объясните, почему вместо ответа получилось сообщение об ошибке.