Ch 1-3 matrices and their algebra 在看習題解答前,建議先觀看Ch1的教學 習題目錄:


Problem 1 給定矩陣 $$A=\begin{bmatrix}-2&1&3\\4&0&-1\end{bmatrix}$$ 求 $3A$
輸入
            
                A = [-2, 1, 3; 4, 0, -1]
                3 * A
            
        
輸出結果
            
                A =

                    -2   1   3
                     4   0  -1

                ans =

                    -6    3    9
                    12    0   -3
            
        
由此可知 $3A=\begin{bmatrix}-6&3&9\\12&0&-3\end{bmatrix}$

Problem 3 給定矩陣 $$A=\begin{bmatrix}-2&1&3\\4&0&-1\end{bmatrix}, B=\begin{bmatrix}4&1&-2\\5&-1&3\end{bmatrix}$$ 求 $A+B$
輸入
            
                A = [-2, 1, 3; 4, 0, -1]
                B = [4, 1, -2; 5, -1, 3]
                A + B
            
        
輸出結果
            
                A =

                    -2   1   3
                     4   0  -1

                B =

                    4   1  -2
                    5  -1   3

                ans =

                    2   2   1
                    9  -1   2
            
        
由此可知 $A+B=\begin{bmatrix}2&2&1\\9&-1&2\end{bmatrix}$

Problem 4 給定矩陣 $$ B=\begin{bmatrix}4&1&-2\\5&-1&3\end{bmatrix}, C=\begin{bmatrix}2&-1\\0&6\\-3&2\end{bmatrix} $$ 求 $B+C$
輸入
            
                B = [4, 1, -2; 5, -1, 3]
                C = [2, -1; 0, 6; -3, 2]
                B + C
            
        
輸出結果
            
                B =

                    4   1  -2
                    5  -1   3

                C =

                     2  -1
                     0   6
                    -3   2

                error: operator +: nonconformant arguments (op1 is 2x3, op2 is 3x2)
            
        
由此錯誤訊息可知道,$2 \times 3$ 矩陣跟 $3 \times 2$ 矩陣無法相加。

Problem 7 給定矩陣 $$A=\begin{bmatrix}-2&1&3\\4&0&-1\end{bmatrix}, B=\begin{bmatrix}4&1&-2\\5&-1&3\end{bmatrix}$$ 求 $AB$
輸入
            
                A = [-2, 1, 3; 4, 0, -1]
                B = [4, 1, -2; 5, -1, 3]
                A * B
            
        
輸出結果
            
                A =

                    -2   1   3
                     4   0  -1

                B =

                    4   1  -2
                    5  -1   3

                error: operator *: nonconformant arguments (op1 is 2x3, op2 is 2x3)
            
        
由此錯誤訊息可知道,$2 \times 3$ 矩陣跟 $2 \times 3$ 矩陣無法相乘。

Problem 15 給定矩陣 $$A=\begin{bmatrix}-2&1&3\\4&0&-1\end{bmatrix}$$ 求 $(A^T)A$
輸入
            
                A = [-2, 1, 3; 4, 0, -1]
                A' * A
            
        
輸出結果
            
                A =

                    -2   1   3
                     4   0  -1

                ans =

                    20   -2  -10
                    -2    1    3
                   -10    3   10
            
        
由此可知 $(A^T)A=\begin{bmatrix}20&-2&-10\\-2&1&3\\-10&3&10\end{bmatrix}$

Problem 17 給定矩陣 $$A=\begin{bmatrix}2&0&0\\0&-1&0\\0&0&1\end{bmatrix}$$ 求 $A^2$ 及 $A^7$
輸入
            
                A = [2, 0, 0; 0, -1, 0; 0, 0, 1]
                A^2
                A^7
            
        
輸出結果
            
                A =

                    2   0   0
                    0  -1   0
                    0   0   1

                ans =

                    4   0   0
                    0   1   0
                    0   0   1

                ans =

                      128     0     0
                        0    -1     0
                        0     0     1
            
        
由此可知 $A^2=\begin{bmatrix}4&0&0\\0&1&0\\0&0&1\end{bmatrix}$, $A^7=\begin{bmatrix}128&0&0\\0&-1&0\\0&0&1\end{bmatrix}$