det(AB), det(Aᵀ), det(cA), det(A⁻¹) kurallarını, tersinirlik ile determinant arasındaki bağı, adjoint (ek matris) ile ters bulmayı ve Cramer kuralıyla sistem çözmeyi öğrenirsin.
determinant propertiesmultiplicative propertyinvertiblesingularcofactor matrixadjoint (adjugate)Cramer's ruleskew-symmetric matrixarea of a triangle
Geçen hafta determinantı hesapladık. Bu hafta onu kullanıyoruz: bir matrisin tersinir olup olmadığını tek sayıyla söylemek, çarpımların determinantını hiç çarpmadan bulmak, tersi adjoint ile formül olarak yazmak ve sistemleri Cramer kuralıyla çözmek. Vizede “det A = −2 verildi, şunları bul” tipi kısa sorular neredeyse kesin gelir ve en ucuz puanlardır.
Altın kurallar:
det(cA)=cndetA. n‘yi unutma.
det(AB)=detAdetB ama det(A+B) için kural yok.
Adjoint = kofaktör matrisinin transpozu.
Cramer’de b bir sütunun yerine konur.
Temel özellikler
A, Bn×n, c bir sayı:
Özellik
Neden / Not
det(AB)=detA⋅detB
çarpımsal özellik (multiplicative)
det(AT)=detA
satır kuralları sütunlara da geçer
det(cA)=cndetA
c, n satırın her birinden bir kez çıkar
det(A−1)=detA1
detAdetA−1=detI=1
det(Ak)=(detA)k
çarpımsal özellikten
det(A+B)=detA+detB
genelde
Örnek.P=[1324], Q=[2103]: detP=−2, detQ=6, det(PQ)=−12. Ama P+Q=[3427], det=13=−2+6.
TUZAK · det(2A) = 2 det A.3×3 için det(2A)=8detA, 4×4 için 16detA. Hatırlama yolu: 2A‘da her satır 2 ile çarpılmış, her satırdan bir 2 dışarı çıkar.
Bileşik soru stratejisi. "det(2ATB−1A2)" gibi bir ifadede önce sabiti ayır (2n), sonra her çarpanın determinantını yaz ve çarp: 2n⋅detA⋅detB1⋅(detA)2.
Determinant ve tersinirlik
A tersinir⟺detA=0.
Neden: A‘yı satır işlemleriyle RREF’e indir. Her işlem determinantı sıfır olmayan bir sayıyla çarpar ya da değiştirmez. RREF I ise det=0; RREF’te sıfır satır varsa det=0.
Böylece tersinir matris teoremine bir madde daha ekledik. Kare A için şunlar denktir: A tersinir, detA=0, Ax=0 sadece trivial çözümlü, Ax=b her b için tek çözümlü, A∼I.
“For which k is the system uniquely solvable?” sorusu kare sistemde artık bir satır: detA‘yı k cinsinden hesapla, sıfır yapan değerleri çıkar (Q7). Hangi k‘da çözümsüz, hangisinde sonsuz olduğunu ayırt etmek içinse yine elemeye dönmen gerekir; determinant ikisini ayırmaz.
Adjoint (ek matris)
A‘nın bütün kofaktörlerini yerlerine yaz: kofaktör matrisi[Cij]. Bunun transpozu adjointtir (adjugate):
adjA=[Cij]T.
Temel özdeşlik:
A⋅adjA=adjA⋅A=(detA)I⇒A−1=detA1adjA.
Köşegen elemanlar detA çıkar çünkü bu, bir satırın kendi kofaktörleriyle açılımıdır. Köşegen dışı 0 çıkar çünkü bir satırı başka bir satırın kofaktörleriyle çarpmak, iki satırı eşit bir matrisin determinantını hesaplamaktır.
Adjoint’in determinantı.AadjA=(detA)In‘in determinantını al: detA⋅det(adjA)=(detA)n, yani det(adjA)=(detA)n−1.
TUZAK · transpozu unutmak. Kofaktör matrisini doğrudan adjA diye yazmak en sık puan kaybı. Simetrik olmayan bir matriste sonuç yanlış olur. Kontrol: AadjA‘nın köşegen dışı elemanları 0 çıkmalı.
Cramer kuralı
An×n ve detA=0 ise Ax=b‘nin tek çözümü
xi=detAdetAi,Ai=A’nın i. su¨tunu yerine b konmus¸ matris.
Ne zaman Cramer? Küçük sistemlerde (2×2, 3×3), özellikle tek bir değişken istendiğinde. Büyük sistemlerde Gauss eleme çok daha az işlem ister. detA=0 ise Cramer hiçbir şey söylemez: sistem ya çözümsüz ya sonsuz çözümlüdür, elemeyle karar verirsin.
Uygulama: alan
Köşeleri (x1,y1), (x2,y2), (x3,y3) olan üçgenin alanı
Alan=21detx1x2x3y1y2y3111.
Determinant 0 ise üç nokta aynı doğru üzerindedir (collinear). Aynı fikir 2×2‘de: ∣det[uv]∣, u ve v‘nin gerdiği paralelkenarın alanıdır.
Sık yapılan hatalar
Yanlış
Doğrusu
det(2A)=2detA
2ndetA
det(A+B)=detA+detB
Kural yok
det(A−1)=−detA
1/detA
Kofaktör matrisini adjoint sanmak
Transpozunu al
Cramer’de b‘yi satır olarak koymak
i. sütunun yerine
detA=0 iken Cramer uygulamak
Elemeye dön
Kofaktör işaretini atlamak
(−1)i+j, satranç tahtası
A−1=detA⋅adjA
detA1adjA
Kendini test et
Sınavdaki gibi İngilizce sorular. Önce kâğıt kalemle çöz, sonra cevabı aç.
Soru 1kolay
Let A be a 3×3 matrix with detA=4. Find det(2A), det(A−1) and det(AT).
Cevabı göster
32,1/4,4
det(cA)=cndetA: 23⋅4=32. (2⋅4=8 yazmak klasik hata: 2 her satırdan bir kez çıkar.)det(A−1)=detA1=41. det(AT)=detA=4.
Soru 2orta
A and B are 3×3 with detA=−2 and detB=3. Find det(ABT), det(A−1B) and det(3B−1).
Use Cramer's rule to find onlyy in the system 2x+y−z=1, x−y+2z=5, x+y+z=6.
Cevabı göster
y=2
detA (1. satırdan): 2(−1−2)−1(1−2)+(−1)(1+1)=−6+1−2=−7.A2: 2. sütun yerine b=(1,5,6)T: 211156−121=2(5−12)−1(1−2)+(−1)(6−5)=−14.y=−7−14=2. Cramer'in avantajı: tek değişken istenince sadece iki determinant.
Soru 7zor
For which values of k is A=1212k010k invertible?
AadjA=(detA)I4=2I4. Determinant al: detA⋅det(adjA)=24=16.2det(adjA)=16⇒det(adjA)=8. Genel formül: (detA)n−1=23.
Soru 9kolay
True or false: det(A+B)=detA+detB for all 2×2 matrices.
Cevabı göster
False
Karşı örnek: A=B=I2. det(2I)=4 ama detI+detI=2. Determinant çarpımla uyumlu (detAB=detAdetB), toplamla değil.
Soru 10zor
A 3×3 matrix A satisfies AT=−A (skew-symmetric). What is detA?
Cevabı göster
0
detA=detAT=det(−A)=(−1)3detA=−detA. Yani 2detA=0, detA=0. Tek boyutlu (odd n) ters simetrik matrisler hep tekildir. Örnek: 0−2120−4−140'in determinantı 0.
Soru 11orta
If A is a square matrix with A2=A, what are the possible values of detA?
Cevabı göster
0 or 1
det(A2)=(detA)2=detA, yani d2=d, d(d−1)=0. İkisi de mümkün: I için 1, [1000] için 0.
Soru 12orta
Use a determinant to find the area of the triangle with vertices (1,1), (4,2), (2,5).
Cevabı göster
11/2
Alan =21det142125111. 1. satırdan: 1(2−5)−1(4−2)+1(20−4)=−3−2+16=11. Alan 211. Determinant 0 çıksaydı üç nokta doğrusal olurdu.
Doğrulama: Bütün determinantlar, kofaktör matrisleri ve adjointler node'da BigInt kesirlerle tam hesaplandı; A·adj(A) = (det A)I ve A⁻¹ = adj(A)/det A eşitlikleri çarpımla, Cramer sonuçları tam RREF çözümüyle karşılaştırıldı; özellik soruları (det(cA), det(AB^T), det(adj A)) verilen determinantlı somut matrislerle test edildi (verify/MAT1041/05.mjs).
Deftere not kartı
det(AB) = det A · det B det(A^T) = det A
det(cA) = c^n det A (n×n!) det(A⁻¹) = 1/det A det(A^k) = (det A)^k
det(A+B) ≠ det A + det B
A tersinir ⇔ det A ≠ 0. det A = 0 ⇔ Ax=0 nontrivial çözümlü.
Kofaktör matrisi [C_ij] → TRANSPOZ → adj A.
A · adj A = adj A · A = (det A) I A⁻¹ = adj A / det A
det(adj A) = (det A)^(n-1)
Cramer (det A ≠ 0): x_i = det A_i / det A, A_i = A'nın i. sütunu yerine b (SÜTUN).
det A = 0 → Cramer YOK (çözüm yok ya da sonsuz).
Tek değişken sorulursa: sadece det A ve det A_i.
Ters simetrik, n tek → det = 0. A² = A → det ∈ {0, 1}.
Üçgen alanı = ½ |det[x1 y1 1; x2 y2 1; x3 y3 1]|.