مسائل رياضيات

حساب حاصل ضرب مصفوفات وطرح مصفوفة ثابتة (مسألة رياضيات)

نريد حساب حاصل ضرب المصفوفتين:

(2053)(X211)=(2X45X32)\begin{pmatrix} 2 & 0 \\ 5 & -3 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} X & -2 \\ 1 & 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 2X & -4 \\ 5X – 3 & -2 \end{pmatrix}

ثم نطرح من الناتج المصفوفة:

(2X45X32)(130013)=(2X+1345X311)\begin{pmatrix} 2X & -4 \\ 5X – 3 & -2 \end{pmatrix} – \begin{pmatrix} -13 & 0 \\ 0 & -13 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 2X + 13 & -4 \\ 5X – 3 & 11 \end{pmatrix}

من المعادلة أعلاه، نقارن العناصر المتماثلة في المصفوفتين الناتجتين:

2X+13=13    2X=26    X=132X + 13 = -13 \implies 2X = -26 \implies X = -13
5X3=0    5X=3    X=355X – 3 = 0 \implies 5X = 3 \implies X = \frac{3}{5}

ومن المعادلتين نستنتج أن القيمة الصحيحة للمتغير XX هي 13-13.

المزيد من المعلومات

لحل المسألة، سنقوم بضرب المصفوفتين وثم نقوم بطرح المصفوفة الثابتة من الناتج. هذه العملية تعتمد على عدة قوانين ومفاهيم في الجبر الخطي:

  1. ضرب المصفوفات: عند ضرب مصفوفتين، نقوم بحساب الصفوف والأعمدة المتقاطعة للمصفوفتين ونجمع حاصل ضرب كل زوج من العناصر المتقاطعة.

  2. خاصية الضرب المناسبة للمصفوفات: يجب أن تتناسب الصفوف والأعمدة بحيث يكون عدد عناصر الصفوف في المصفوفة الأولى يساوي عدد الأعمدة في المصفوفة الثانية.

  3. الجمع والطرح للمصفوفات: يتم جمع أو طرح العناصر المتماثلة في المصفوفات عند الجمع أو الطرح.

الآن، سنقوم بتطبيق هذه القوانين على المسألة المعطاة:

نعطي المصفوفتين:

(2053)(X211)(130013)\begin{pmatrix} 2 & 0 \\ 5 & -3 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} X & -2 \\ 1 & 1 \end{pmatrix} – \begin{pmatrix} -13 & 0 \\ 0 & -13 \end{pmatrix}

أولاً، نقوم بضرب المصفوفتين:

(2X45X32)\begin{pmatrix} 2X & -4 \\ 5X – 3 & -2 \end{pmatrix}

ثم نقوم بطرح المصفوفة الثابتة:

(2X45X32)(130013)=(2X+1345X311)\begin{pmatrix} 2X & -4 \\ 5X – 3 & -2 \end{pmatrix} – \begin{pmatrix} -13 & 0 \\ 0 & -13 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 2X + 13 & -4 \\ 5X – 3 & 11 \end{pmatrix}

من هنا، نقوم بمقارنة العناصر المتماثلة وحل المعادلات، حيث تتطابق العناصر الأولى مع العناصر الثابتة، مما يعطينا المعادلات التالية:

2X+13=13    2X=26    X=132X + 13 = -13 \implies 2X = -26 \implies X = -13
5X3=0    5X=3    X=355X – 3 = 0 \implies 5X = 3 \implies X = \frac{3}{5}

نرى أن القيمة المناسبة للمتغير XX هي 13-13.