Нами были рассмотрены действия сложения, вычитания и умножения матриц на число. Еще одним действием над ними является умножение. Выполняется оно сложнее, а само правило может показаться немного странным. При его выполнении важно уметь определять размер матриц. Это понятие было рассмотрено в теме «Что такое матрица».
Онлайн-калькулятор
Как умножать матрицы
Приступим к рассмотрению умножения матриц.
Нам известно, что складывать и вычитать можно матрицы, которые имеют одинаковый размер. С умножением дела обстоят немного сложнее.
Какие матрицы можно умножать
Матрицу P можно умножить на матрицу K только в том случае, если число столбцов матрицы P равняется числу строк матрицы K. Матрицы, для которых данное условие не выполняется, умножать нельзя.
Пример 1
Определим, можно ли умножить матрицу
K=(15182710) на матрицу L=(3516).
Матрица K состоит из 2 строк и 2 столбцов, а матрица L — из 2 строк и 1 столбца. Число столбцов матрицы K равно числу строк матрицы L, значит, матрицу K можно умножить на матрицу L.
Пример 2
Переставим матрицы местами и определим, можно ли умножить матрицу
F=(3516) на матрицу C=(15182710).
Матрица F состоит из 2 строк и 1 столбца, а матрица C — из 2 строк и 2 столбцов. Число столбцов матрицы F не равно числу строк матрицы C, значит, матрицу F нельзя умножить на матрицу C.
Правило умножения матриц
Произведение матрицы A размера m×n и матрицы B размера n×k — это матрица C размера m×k, в которой элемент cij равен сумме произведений элементов i строки матрицы A на соответствующие элементы j столбца матрицы B:cij=ai1b1j+ai2b2j+...+ainbnj.
Умножение матриц осуществляется путем умножения строки на столбец. Находятся произведения первого элемента строки и первого элемента столбца, второго элемента строки и второго элемента столбца и т.д. Затем полученные произведения суммируются.
Алгоритм нахождения произведения матриц
определить размеры матриц;
если число столбцов первой матрицы совпадает с числом строк второй матрицы, то выполнять умножение.
Рассмотрим пример умножения матрицы
A=⎝⎜⎜⎛a11a21a31a41a12a22a32a42⎠⎟⎟⎞
на матрицу
B=(b11b21b12b22b13b23).
Матрица A состоит из 4 строк и 2 столбцов, а матрица B — из 2 строк и 3 столбцов. Число столбцов матрицы A равно числу строк матрицы B, значит, можно найти произведение C=A⋅B. Причем матрица C будет иметь размер 4×3. Найдем элементы c12 (выделен красными стрелками) и c33 (выделен синими стрелками):
Для того чтобы найти элемент c12 нужно перемножать соответствующие элементы 1 строки матрицы A и 2 столбца матрицы B:c12=a11⋅b12+a12⋅b22. Для того чтобы найти элемент c33 нужно перемножать соответствующие элементы 3 строки матрицы A и 3 столбца матрицы B: c33=a31⋅b13+a32⋅b23. Так находят все элементы.
Таким образом, матрица C может быть найдена следующим образом:
Комментарии