練習問題 メモ 3#
3.1#
を 行列、 を 行列、 を 行列とする。分割された 行列に対する次の計算をせよ。
3.2#
を 行列とする。分割された 次の正方行列 の3乗を計算せよ。
3.3#
4次の正方行列
を $ I, J, K I^2, J^2 K^2, I J, J I, J K, K J, K I, I K$ を計算せよ。
とおくと
なので
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import numpy as np
I = np.array([
[0, -1, 0, 0],
[1, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, -1],
[0, 0, 1, 0]
])
I @ I
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array([[-1, 0, 0, 0],
[ 0, -1, 0, 0],
[ 0, 0, -1, 0],
[ 0, 0, 0, -1]])
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import numpy as np
J = np.array([
[0, 0, -1, 0],
[0, 0, 0, 1],
[1, 0, 0, 0],
[0, -1, 0, 0]
])
J @ J
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array([[-1, 0, 0, 0],
[ 0, -1, 0, 0],
[ 0, 0, -1, 0],
[ 0, 0, 0, -1]])
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import numpy as np
K = np.array([
[0, 0, 0, -1],
[0, 0, -1, 0],
[0, 1, 0, 0],
[1, 0, 0, 0]
])
K @ K
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array([[-1, 0, 0, 0],
[ 0, -1, 0, 0],
[ 0, 0, -1, 0],
[ 0, 0, 0, -1]])
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I @ J
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array([[ 0, 0, 0, -1],
[ 0, 0, -1, 0],
[ 0, 1, 0, 0],
[ 1, 0, 0, 0]])
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J @ I
Show code cell output
array([[ 0, 0, 0, 1],
[ 0, 0, 1, 0],
[ 0, -1, 0, 0],
[-1, 0, 0, 0]])
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J @ K
Show code cell output
array([[ 0, -1, 0, 0],
[ 1, 0, 0, 0],
[ 0, 0, 0, -1],
[ 0, 0, 1, 0]])
Show code cell source
K @ J
Show code cell output
array([[ 0, 1, 0, 0],
[-1, 0, 0, 0],
[ 0, 0, 0, 1],
[ 0, 0, -1, 0]])
Show code cell source
K @ I
Show code cell output
array([[ 0, 0, -1, 0],
[ 0, 0, 0, 1],
[ 1, 0, 0, 0],
[ 0, -1, 0, 0]])
Show code cell source
I @ K
Show code cell output
array([[ 0, 0, 1, 0],
[ 0, 0, 0, -1],
[-1, 0, 0, 0],
[ 0, 1, 0, 0]])
3.4#
を 次の正方行列、 を 次の零行列とする。次の計算をせよ。
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# 検算
from sympy import symbols, Matrix
A_12, A_13, A_22, A_23, A_33 = symbols("A_12, A_13, A_22, A_23, A_33")
B_11, B_12, B_13, B_23, B_33 = symbols("B_11, B_12, B_13, B_23, B_33")
C_11, C_12, C_13, C_22, C_23 = symbols("C_11, C_12, C_13, C_22, C_23")
A = Matrix([
[0, A_12, A_13],
[0, A_22, A_23],
[0, 0, A_33]
])
B = Matrix([
[B_11, B_12, B_13],
[0, 0, B_23],
[0, 0, B_33]
])
C = Matrix([
[C_11, C_12, C_13],
[0, C_22, C_23],
[0, 0, 0]
])
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A @ B
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A @ B @ C
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3.5#
を異なる数、 をそれぞれ 次の正方行列、 行列、 行列、 次の正方行列とし、 次の正方行列 および を により定める。
と が可換となるのは および が零行列のときであることを示せ。
となり、