İçeriğe atla

Matris çarpımı

Doğrusal cebirde veya daha genel ifade ile matematikte matris çarpımı, bir matris çiftinde yapılan ve başka bir matris üreten ikili işlemdir. Reel veya karmaşık sayılar gibi sayılarda temel aritmetiğe uygun olarak çarpma yapılabilir. Başka bir ifade ile matrisler, sayı dizileridir. Bu yüzden, matris çarpımını ifade eden tek bir yöntem yoktur. "Matris çarpımı" terimi çoğunlukla, matris çarpımının farklı yöntemlerini ifade eder. Matris çarpımının anahtar özellikleri şunlardır: Asıl matrislerin satır ve sütun sayıları, (matrisin "boyutu" olarak adlandırılır) ve matrislerin girişlerinin nasıl yeni bir matris oluşturacağıdır.

Vektörler gibi herhangi bir boyutlu matrislerde de, nokta çarpım yapılabilir. Bu işlem, matrisin her bir girişinin (ögesinin) aynı sayı (skaler) ile çarpılmasıdır. Matrislerin toplanması veya çıkarılması işlemleri de benzer şekilde yapılır.

Matris çarpımı başka yöntemlerle de yapılabilir. Fakat en kullanışlı yöntemler, doğrusal denklemler ve doğrusal dönüşümlerle elde edilir. Sayısal uygulamaları, uygulamalı matematik, fizik ve mühendislikte görülür.

Tanım

Skaler çarpma

Matrislerle ilgili en basit çarpma formu skaler çarpmadır.

Bir A matrisinin λ skaleri ile sol skaler çarpma işlemi sonucunda A ile aynı boyutlu fakat farklı bir matris elde edilir. Bu λA çarpma işlemi, aşağıdaki şekilde ifade edilir;

Daha açık ifade ile:

Benzer şekilde, bir A matrisinin λ skaleri ile sağ skaler çarpma işlemi şöyledir:

Daha açık ifade ile:

halkada eğer bir değişme özelliği varsa, örneğin; reel veya karmaşık sayılarda bu iki çarpım (skaler çarpım ve nokta çarpım), aynı anlama gelir ve basitçe skaler çarpım olarak adlandırılır. Fakat matrisler için, daha genel ifade ile halka (örneğin dördey) için değişme özelliği yoksa bu iki çarpım aynı anlama gelmez. Bir reel skaler ve matris şöyle olsun:

Dördeyin skalerleri ve matrisleri de şöyle olsun:

Burada i, j, k, dördeyin birimleridir. Dördeyde çarpma işleminin değişmeli olamaması, ij = +k ile ji = −k değişiminin yapılmasını engeller.

Matris çarpma (iki matris)

İki matrisin çarpılacağını varsayalım.

Matris çarpmanın genel tanımı

A matrisinin i satırındaki ve B matrisinin j sütunundaki sayıların çarpımı (düz çizgiler) ile terimlerin (kesikli çizgiler) toplanması aritmetik işlemi son matrisdeki ij girişlerini verir.

Eğer A, n × m boyutlu bir matris ve B, m × p boyutlu bir matris ise;

AB matris çarpma (çarpım işaretsiz veya noktasız ifade edilir), n × p matrisi olarak ifade edilir.

Burada her bir i, j girişi, Aik girişleri A matrisinin i satırı) ile Bkj girişleri (B matrisinin j sütunu) çarpımıdır. k = 1, 2, ..., m ve, k sonuçlar toplamı şöyle ifade edilir:

Girişler genellikle sayı veya ifadelerle belirtilir. Fakat matrislerin kendisi de bir giriş olabilir. (Blok matrise bakınız).

Şekilsel gösterim

Sağdaki şekil, A ve B iki matrisinin çarpımını şematik olarak gösteriyor. Sonuçta elde edilen matris 4'e 3'lük X matrisi olsun.

Şekilde, çemberle işaretlenen hücrelerin değerleri şunlardır:

Yukarıdakiler, X matrisinin belirlenen girişleridir.

Matris çarpmaya örnekler

Satır vektör ve sütun vektör

Aşağıdaki gibi iki matris verilsin;

Burada matris çarpma işlemi şöyle:

Benzer şekilde;

AB ile BAnın çok farklı matrisler olduğuna dikkat edin. İlk matris 1 × 1 boyutlu matris iken, ikincisi 3 × 3 boyutlu matristir.

Kare matris ve sütun vektörü

Aşağıdaki gibi iki matris verilsin;

Burada matris çarpma işlemi şöyle:

Bu örnekte BA tanımlı değildir.

Bir kare matrisi, sütun matrisi ile çarpma, doğrusal denklemleri çözme ve doğrusal dönüşümleri ifade etmek için sıkça kullanılır.

Kare matrisler

Aşağıdaki gibi iki matris verilsin;

Burada matris çarpma işlemi şöyledir:

Benzer şekilde;

Bu durumda hem AB hem de BA matrisi tanımlıdır. Fakat AB ile BA matrisinin girişleri çoğunlukla eşit değildir.

Satır vektör, kare matris ve sütun vektör

Aşağıdaki gibi üç matris verilsin;

Burada matris çarpma işlemi şöyledir:

Bu durumda CBA tanımlı değildir. A(BC) = (AB)C olduğuna dikkat edin. Bu çok genel özelliklerden biridir.

Dikdörtgen matris

Aşağıdaki gibi iki matris verilsin;

Burada matris çarpma işlemi şöyledir:

Benzer şekilde;

Matris çarpmanın özellikleri

Tüm matrisler

1. Değişme özelliği yoktur:

Genellikle:

Çünkü AB ile BA, eşzamanlı olarak tanımlanamazlar. Tanımlansalar bile eşit olamazlar. Bu, sayıların çarpılmasına terstir. Matris çarpımını büyüklüğünü kelimelerle ifade etmek için; A nın B ile "ön çarpımı (veya sol çarpımı)" BA olurken, "A nın C ile son çarpımı (veya sağ çarpımı) " AC olur. Matrisin tüm girişleri bir birime sahip halkada bulunduğu ve n > 1 olduğu müddetçe, halkada bir çift n × n değiştirilemez matris olur. Buna tek istisna birim matris (veya herhangi bir skaler çarpımı)dır.

Dizi gösterimi:

2. Matrisin toplama üzerine dağılma özelliği vardır:


Sol dağılım:

Sağ dağılım:

Dizi gösteriminde sırasıyla bunlar:

3. Skaler çarpma, matris çarpımı ile uyumludur:

and

Burada λ bir skalerdir. Eğer matrisin tüm girişleri reel veya karmaşık sayı ise, tüm dört miktarda eşit olur. Daha genel bir ifade ile, eğer λ matrisin girişlerinin halkasının merkezinde ise, tüm dördü de eşit olur. Çünkü bu durumda, tüm X matrisleri için, λX = Xλ olur. Dizin gösterimi sırasıyla şöyle olur:

4. Transpoze:

Burada T, transpozeyi ifade eder.

Dizi gösteriminde:

5. Karmaşık eşlenik: Eğer A ve B karmaşık girişlerden oluşuyorsa, bu durumda;

olur. Burada *, bir matrisin karmaşık eşleniğini ifade eder.

Dizi gösteriminde:

6. Eşlenik transpozesi:

Eğer A ve B karmaşık girişlerden oluşuyorsa, bu durumda;

Burada , bir matrisin karmaşık transpozesini ifade eder.

Dizi gösteriminde:

7. İlkköşegen toplamı:AB çarpımının ilkköşegen toplamı A ve B matrislerinin büyüklüğünden bağımsızdır:

Dizi gösteriminde:

Yalnızca kare matrisler

1. Birim matris:

Eğer A bir kare matris ise, bu durumda

Burada I, aynı boyuta sahip birim matristir.

2. Tersinir matris:

Eğer A bir kare matris ise, A−1 terslenebilir matrisi şöyle olur;

Bu durumda aşağıdaki eşitlik sağlanır;

3. Determinant:AB çarpımının determinantı, A matrisinin determinantı ile B matrisinin determinantının çarpımına eşittir.

det(A) ve det(B) yalnızca sayıdır. Bu yüzden, ABBA olsa bile det(AB) = det(BA) olur.

İlgili Araştırma Makaleleri

Klasik mekanikte momentum ya da devinirlik, bir nesnenin kütlesi ve hızının çarpımıdır; (p = mv). Hız gibi, momentum da vektörel bir niceliktir, yani büyüklüğünün yanı sıra bir yöne de sahiptir. Momentum korunumlu bir niceliktir ; yani bu, eğer kapalı bir sistem herhangi bir dış kuvvetin etkisi altında değilse, o kapalı sistemin toplam momentumunun değişemeyeceği anlamına gelir. Momentum benzer bir konu olan açısal momentum ile karışmasın diye, bazen çizgisel momentum olarak da anılır.

Doğrusal dönüşüm, bir fonksiyon çeşididir. T, M boyutlu bir vektörden N boyuta bir doğrusal dönüşüm ise, o zaman;

<span class="mw-page-title-main">Navier-Stokes denklemleri</span> Akışkanların hareketini tanımlamaya yarayan denklemler dizisi

Navier-Stokes denklemleri, ismini Claude-Louis Navier ve George Gabriel Stokes'tan almış olan, sıvılar ve gazlar gibi akışkanların hareketini tanımlamaya yarayan bir dizi denklemden oluşmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Matris (matematik)</span>

Matematikte matris veya dizey, dikdörtgen bir sayılar tablosu veya daha genel bir açıklamayla, toplanabilir veya çarpılabilir soyut miktarlar tablosudur. Dizeyler daha çok doğrusal denklemleri tanımlamak, doğrusal dönüşümlerde çarpanların takibi ve iki parametreye bağlı verilerin kaydedilmesi amacıyla kullanılırlar. Dizeylerin toplanabilir, çıkartılabilir, çarpılabilir, bölünebilir ve ayrıştırılabilir olmaları, doğrusal cebir ve dizey kuramının temel kavramı olmalarını sağlamıştır.

Pauli matrisleri 2 × 2' lik, karmaşık sayılar içeren Hermisyen ve üniter matrislerden oluşan bir settir. Genellikle Yunan alfabesindeki 'sigma' (σ), harfiyle sembolize edilirler. Bu matrisler:

Lorentz kuvveti, fizikte, özellikle elektromanyetizmada, elektromanyetik alanların noktasal yük üzerinde oluşturduğu elektrik ve manyetik kuvvetlerin bileşkesidir. Eğer q yük içeren bir parçacık bir elektriksel E ve B manyetik alanın var olduğu bir ortamda v hızında ilerliyor ise bir kuvvet hissedecektir. Oluşturulan herhangi bir kuvvet için, bir de reaktif kuvvet vardır. Manyetik alan için reaktif kuvvet anlamlı olmayabilir, fakat her durumda dikkate alınmalıdır.

Olasılık kuramı ve istatistik bilim kollarında, çokdeğişirli normal dağılım veya çokdeğişirli Gauss-tipi dağılım, tek değişirli bir dağılım olan normal dağılımın çoklu değişirli hallere genelleştirilmesidir.

<span class="mw-page-title-main">Fourier serisi</span>

Matematikte, Fourier serileri bir periyodik fonksiyonu basit dalgalı fonksiyonların toplamına çevirir.

<span class="mw-page-title-main">Kovaryans matrisi</span>

İstatistik'te, kovaryans matrisi, rassal vektörlerin elemanları arasındaki kovaryansları içeren matristir. Kovaryans matrisi, skaler-değerli rassal değişkenler için var olan varyans kavramının çok boyutlu durumlara genelleştirilmesidir.

Determinant kare bir matris ile ilişkili özel bir sayıdır.

Burada, en yaygın olarak kullanılan koordinat dönüşümü bazılarının bir listesi verilmiştir. Kısmi türevler alınırken çarpımın türevi gibi davranıldığı akıldan çıkarılmamalıdır. Bir örnek olarak fonksiyonunda üç çarpım vardır

<span class="mw-page-title-main">Gauss fonksiyonu</span>

Matematikte Gauss fonksiyonu, bir fonksiyon biçimidir ve şöyle ifade edilir:

Fizikte, Lorentz dönüşümü adını Hollandalı fizikçi Hendrik Lorentz'den almıştır. Lorentz ve diğerlerinin referans çerçevesinden bağımsız ışık hızının nasıl gözlemleneceğini açıklama ve elektromanyetizma yasalarının simetrisini anlama girişimlerinin sonucudur. Lorentz dönüşümü, özel görelilik ile uyum içerisindedir. Ancak özel görelilikten daha önce ortaya atılmıştır.

Foton polarizasyonu klasik polarize sinüsoidal düzlem elektromanyetik dalgasının kuantum mekaniksel açıklamasıdır. Bireysel foton özdurumları ya sağ ya da sol dairesel polarizasyona sahiptir. Süperpozisyon özdurumu içinde olan bir foton lineer, dairesel veya eliptik polarizasyona sahip olabilir.

Dalga vektörü, fizikte dalgayı ifade etmemize yardımcı olan vektördür. Herhangi bir vektör gibi, yöne ve büyüklüğe sahiptir. Büyüklüğü dalga sayısı ve açısal dalga sayısıdır. Yönü ise genellikle dalga yayılımının yönüdür. İzafiyet kuramında, dalga vektörü, aynı zamanda dört vektör olarak tanımlanabilir.

<span class="mw-page-title-main">Elektromanyetizmanın eşdeğişim formülasyonu</span>

Klasik manyetizmanın eşdeğişimli formülasyonu klasik elektromanyetizma kanunlarının(özellikle de, Maxwell denklemlerini ve Lorentz kuvvetinin) Lorentz dönüşümlerine göre açıkça varyanslarının olmadığı, rektilineer eylemsiz koordinat sistemleri kullanılarak özel görelilik disiplini çerçevesinde yazılma sekillerini ima eder. Bu ifadeler hem klasik elektromanyetizma kanunlarının herhangi bir eylemsiz koordinat sisteminde aynı formu aldıklarını kanıtlamakta kolaylık sağlar hem de alanların ve kuvvetlerin bir referans sisteminden başka bir referans sistemine uyarlanması için bir yol sağlar. Bununla birlikte, bu Maxwell denklemlerinin uzay ve zamanda bükülmesi ya da rektilineer olmayan koordinat sistemleri kadar genel değildir.

Successive Over-Relaxation (SOR) lineer denklem sistemlerini çözmek ve sonuca daha hızlı yakınsamak için sayısal lineer cebirde kullanılan bir çeşit Gauss-Seidel metodudur. Daha yavaş yakınsamalar içinse benzer bir metot olan iterative metot kullanılır.

Lineer cebirde, özdeğer ayrışımı ya da eigen ayrışımı, bir matrisin özdeğerleri ve özvektörleri cinsinden ifade edilen daha basit matrislere ayrıştırılmasıdır. Sadece kare matrisler özdeğerlerine ayrıştırılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Standart baz</span>

Matematikte, koordinat vektör uzayının ( veya olarak gösterilir) standart tabanı ya da standart bazı (aynı zamanda doğal baz veya ilkesel baz olarak da geçer), 1'e eşit olan dışında tüm bileşenleri sıfır olan vektörlerden oluşan tabanıdır. Örneğin, gerçek sayı çiftleri (x, y) tarafından kurulan öklitçi düzlemi durumunda, standart baz vektörler tarafından oluşturulur.

<span class="mw-page-title-main">Fermi'nin etkileşimi</span>

Parçacık fiziğinde, Fermi etkileşimi beta bozunmasının 1933'te Enrico Fermi tarafından önerilmiş bir açıklamasıdır. Teori, dört fermiyonun birbiriyle direkt etkileştiğini varsayar. Bu etkileşim bir nötronun bir elektron, bir nötrino ve bir protonla doğrudan bağlanmasıyla bir nötronun beta bozunmasını açıklar.