Computation of Inverse

Inverse A⁻¹ એ undo કરવાવાળી matrix છે (AA⁻¹ = I); 2×2 માટે 3 step માં મળી જાય, diagonal swap કરો, બાકીના 2 ના sign બદલો, અને determinant વડે divide કરો.

10 min read · 11 cards · 3 checks

Read in: English · हिन्दी · ગુજરાતી


Theory

Matrix માં division ની ચાવી નથી હોતી

જો 3x = 12 હોય, તો તમે 3 વડે divide કરો અને x = 4 મળી જાય.

હવે એનું matrix version જુઓ: A·X = B, જ્યાં A અને B ખબર છે એવી matrix છે અને X unknown છે. તમને એમ થાય કે "A વડે divide કરી નાખું", પણ ધ્યાનમાં રાખો, matrix division જેવું કંઈ exist જ નથી. Grid ને divide કરવા માટે કોઈ ÷ હોતું જ નથી.

એટલે mathematicians એ એનાથી નજીકનો રસ્તો બનાવ્યો: એવી એક matrix જે A ને undo કરી નાખે. એની સાથે multiply કરો, અને A ની અસર cancel થઈ જાય.

Theory

Undo button

3 વડે divide કરવું એટલે ખરેખર ⅓ સાથે multiply કરવું, કારણ કે 3 × ⅓ = 1. Inverse matrix પણ એ જ ⅓ વાળો role ભજવે છે: A ને A⁻¹ સાથે multiply કરો એટલે તમને 1 નું matrix version મળે, જેને identity matrix I કહે છે, જેમાં diagonal પર 1 હોય અને બાકી બધે 0. I સાથે કંઈ પણ multiply કરો તો કંઈ બદલાય નહીં, બરાબર જેમ number ને 1 વડે multiply કરવાથી કંઈ ફરક ના પડે.

Theory

Inverse ની formal વ્યાખ્યા

કોઈ square matrix A માટે, એની inverse A⁻¹ એ એવી matrix છે જેમાં:

A·A⁻¹ = A⁻¹·A = I

આ inverse ત્યારે જ existत્વ ધરાવે જ્યારે A નો determinant zero ના હોય. 2×2 માટે:

A = ⎡ a b ⎤ |A| = ad - bc

⎣ c d ⎦

જો |A| ≠ 0 હોય, તો A non-singular કહેવાય અને એની inverse હોય. જો |A| = 0 હોય, તો A singular કહેવાય: inverse જ ના હોય, વાત પૂરી.

Quiz

જે matrix ની rows (3 1) અને (5 2) છે, એનો determinant શું છે?

  1. 1
  2. 11
  3. -1
  4. 6
Show the answer

1

ad - bc = 3·2 - 1·5 = 6 - 5 = 1. જો તમને 11 આવ્યું હોય તો તમે ad + bc એમ ઉમેરી દીધું, અને આ જ સૌથી common ભૂલ છે. એ subtraction છે, addition નહીં.

Follow along

2×2 inverse ની recipe

  1. |A| = ad - bc કાઢો એક જ subtraction. હંમેશા સૌથી પહેલા આ કરો.
  2. જો |A| = 0 હોય, તો અહીં જ અટકી જાઓ A singular છે: inverse exist જ નથી. બીજું કંઈ પણ લખશો તો marks ગુમાવશો.
  3. Main diagonal swap કરો a અને d ની જગ્યા બદલી નાખો.
  4. બાકીના 2 ના sign બદલો b નું -b થાય, c નું -c થાય. જગ્યા એની એ જ રહે, ફક્ત sign બદલાય.
  5. દરેક entry ને |A| વડે divide કરો આ જ step બધા ભૂલી જાય છે. Answer એટલે આખી matrix ને determinant વડે divide કરેલી.

Theory

Solved example, professor ના check સાથે

A = ⎡ 3 1 ⎤ અને |A| = 3·2 - 1·5 = 1.

⎣ 5 2 ⎦

3 અને 2 ને swap કરો, 1 અને 5 ના sign બદલો, અને 1 વડે divide કરો:

A⁻¹ = ⎡ 2 -1 ⎤

⎣ -5 3 ⎦

હવે verify કરો, row ને column માં multiply કરીને: 3·2 + 1·(-5) = 1, 3·(-1) + 1·3 = 0, 5·2 + 2·(-5) = 0, 5·(-1) + 2·3 = 1. બરાબર I જ આવ્યું. 30 સેકન્ડ ની multiplication "સાચું હશે તો સારું" ને "સાચું જ છે" માં ફેરવી નાખે છે.

Think first

હવે તમારો વારો

B = ⎡ 2 1 ⎤

⎣ 7 4 ⎦

B⁻¹ કાગળ પર કાઢો: પહેલા determinant, પછી swap, sign, divide.

Show the answer

|B| = 2·4 - 1·7 = 1. 2 અને 4 ને swap કરો, 1 અને 7 ના sign બદલો, 1 વડે divide કરો:

B⁻¹ = ⎡ 4 -1 ⎤

⎣ -7 2 ⎦

જો તમારા answer માં 2 અને 4 ના sign બદલાયા હોય, તો તમે ખોટી diagonal ને flip કરી છે: main diagonal swap થાય, બીજી diagonal નો sign બદલાય.

Quiz

આમાંથી કઈ matrix ને inverse નથી હોતી?

  1. Rows (2 4) અને (1 2)
  2. Rows (1 0) અને (0 1)
  3. Rows (3 1) અને (5 2)
  4. Rows (0 1) અને (1 0)
Show the answer

Rows (2 4) અને (1 2)

એનો determinant 2·2 - 4·1 = 0 છે, એટલે એ singular છે: inverse ના હોય. Identity (option B) તો પોતાની જ inverse છે, અને option D નો determinant -1 છે, જે વાંધો નથી: negative determinant વાળી matrix ને પણ inverse હોય જ, ફક્ત zero જ inverse ને મારી નાખે.

Watch out

Marks ખાઈ જતી 3 ભૂલો

|A| વડે divide કરવાનું ભૂલી જવું: matrix સાચી હોય પણ દરેક entry ખોટા scale પર આવે. ખોટી diagonal flip કરવી: a અને d જગ્યા બદલે, b અને c sign બદલે, બંને ક્યારેય નહીં. |A| = 0 ને ignore કરવું: જો determinant zero હોય, તો એક જ સાચો answer છે, "A is singular, the inverse does not exist", અને એ જ વાક્ય marks અપાવે છે.

Formula

Exam recipe

"find the inverse of A" પૂછે ત્યારે: પહેલા |A| = ad - bc લખો. જો zero હોય, તો "singular, no inverse" લખો. નહીંતર swap, sign, divide apply કરો, પછી margin માં A·A⁻¹ multiply કરીને confirm કરો કે I જ મળે છે. આ જ layout ને examiner full marks આપે છે.

Summary

Key takeaways

  • I (diagonal પર 1, બાકી બધે 0) એ 1 નું matrix version છે.
  • A⁻¹ એ A ને undo કરે: AA⁻¹ = A⁻¹A = I.
  • Inverse ત્યારે જ હોય જ્યારે |A| = ad - bc zero ના હોય (non-singular).
  • 2×2 recipe: a અને d swap કરો, b અને c ના sign બદલો, બધું |A| વડે divide કરો.
  • હંમેશા verify કરો: પાછું multiply કરીને જુઓ કે I મળે છે કે નહીં.
  • યાદ રાખવાની ચાવી: swap, sign, divide.

Study this properly

This page is the lesson to read. In Gri-Learn the same topic is a graded deck: the self-checks are scored and your weak topics are tracked. Free to start.

Start this topic

Already have an account? Sign in

More from Matrices and Determinants

Gri-Learn · syllabus-mapped B.C.A. lessons in English, Hindi and Gujarati

Computation of Inverse · Mathematics (Multi-Disciplinary Course) · Gri-Learn