الفصل الأول: المحددات والمصفوفات
الدرس الثامن: العمليات على المصفوفات
- الصفحات: الصفحات 21-23 من الكتاب المدرسي
- أهمية الدرس: تمكّنك عمليات المصفوفات من مقارنة المصفوفات، وتكبيرها وتقليصها بعدد، وجمعها وطرحها، وإيجاد معكوسها الجمعي قبل الانتقال لضرب المصفوفات.
- ماذا ستتعلم:
- تساوي مصفوفتين: متى يتحقق؟
- ضرب مصفوفة في عدد حقيقي.
- عمليتي الجمع والطرح.
- المعكوس الجمعي للمصفوفات.
الفكرة الأولى في هذا الدرس: تساوي مصفوفتين: متى يتحقق؟
لا يكفي أن تتشابه المصفوفتان في الشكل العام؛ فتساوي مصفوفتين يتطلب شرطين معًا: أن تكونا من النوع نفسه، وأن يتساوى كل عنصر مع نظيره في الموقع نفسه.
- الشرط الأول: أن تكون للمصفوفتين الرتبة نفسها أي نفس عدد الصفوف ونفس عدد الأعمدة.
- الشرط الثاني: أن يساوي كل عنصر نظيره في الموقع نفسه لجميع المواقع في المصفوفة.
- إذا ظهرت مجاهيل داخل عناصر متساوية، نكتب معادلات بمقارنة المواقع المتناظرة ثم نحلها لإيجاد القيم.
- مثال: إذا كانت $$ \ar{A = \begin{bmatrix} 2 & x & 6 \\ y & 3 & -5 \end{bmatrix}} $$ و $$ \ar{B = \begin{bmatrix} 2 & -1 & 6 \\ 4 & 3 & z \end{bmatrix}} $$ و $ \ar{A = B} $ فإن $ \ar{x = -1} $، $ \ar{y = 4} $، $ \ar{z = -5} $.
ضرب مصفوفة في عدد حقيقي
ضرب مصفوفة في عدد حقيقي يعني توسيع أو تقليص كل عنصر بالمقدار نفسه، مع الحفاظ على ترتيب العناصر داخل المصفوفة.
- القاعدة: نضرب كل عنصر من عناصر المصفوفة في ذلك العدد على انفراد.
- إذا كان العدد سالبًا مثل −5 فإن إشارة كل عنصر في الناتج تنعكس وفق إشارة حاصل الضرب.
- إذا كان العدد كسرًا مثل 1/2 فإن كل عنصر يُقسم على 2 أو يُكتب بصورة كسر مكافئ.
- مثال 10: إذا كانت $$ \ar{A = \begin{bmatrix} 4 & 5 \\ 3 & -2 \end{bmatrix}} $$ فإن $$ \ar{3A = \begin{bmatrix} 12 & 15 \\ 9 & -6 \end{bmatrix}} $$.
عمليتي الجمع والطرح
عمليتا الجمع والطرح تعملان عنصرًا مع نظيره، لكنهما لا يُسمح بهما إلا إذا كانت المصفوفتان من النوع نفسه، وسلوكهما يختلف في خاصية الإبدال.
- شرط التنفيذ: لا نجمع ولا نطرح إلا مصفوفتين لهما الرتبة نفسها أي نفس النوع.
- في الجمع نضيف كل عنصر إلى نظيره، وفي الطرح نطرح كل عنصر من نظيره.
- جمع المصفوفات عملية إبدالية: $ \ar{A + B = B + A} $ دائمًا عندما يكون الجمع معرفًا.
- طرح المصفوفات ليست عملية إبدالية: $ \ar{A - B} $ يختلف عمومًا عن $ \ar{B - A} $.
لاحظ أن
إذا حسبت $ \ar{A+B} $ و $ \ar{B+A} $ فستحصل على النتيجة نفسها، أما $ \ar{A-B} $ و $ \ar{B-A} $ فغالبًا يختلفان؛ لذلك نقول إن الجمع إبدالي والطرح ليس إبداليًا.
المعكوس الجمعي للمصفوفات
المعكوس الجمعي للمصفوفات يعني أن لكل مصفوفة أ مصفوفة −أ إذا جُمعت معها أعطت المصفوفة الصفرية، وتُبنى ببساطة بعكس إشارة كل عنصر.
- إذا كان $ \ar{A + B = 0} $ وكانت المصفوفتان من النوع نفسه فإن ب تسمى المعكوس الجمعي لـ أ، ونكتب $ \ar{B = -A} $.
- لتكوين −أ نعكس إشارة كل عنصر في أ دون تغيير مواضع العناصر.
- الخاصية الأساسية: $ \ar{A + (-A) = 0} $، حيث 0 هي المصفوفة الصفرية من النوع نفسه.
- مثال: $$ \ar{A = \begin{bmatrix} 2 & 4 & -3 \\ 5 & -2 & 4 \end{bmatrix}} $$ يعطي $$ \ar{-A = \begin{bmatrix} -2 & -4 & 3 \\ -5 & 2 & -4 \end{bmatrix}} $$.
التمارين المرتبطة بهذا الدرس
- شروط التساوي والضرب في عدد: يساعدك على ترسيخ مفاهيم هذا المحور من الدرس.
- خصائص الجمع والطرح والضرب: يساعدك على ترسيخ مفاهيم هذا المحور من الدرس.
- ربط المفهوم بقاعدته: يساعدك على ترسيخ مفاهيم هذا المحور من الدرس.
- تطبيقات حسابية على العمليات: يساعدك على ترسيخ مفاهيم هذا المحور من الدرس.
المزيد من المحتوى؟
