Matriz de coeficientes

Matriz cuyas entradas son los coeficientes de una ecuación lineal

En álgebra lineal , una matriz de coeficientes es una matriz que consta de los coeficientes de las variables en un conjunto de ecuaciones lineales . La matriz se utiliza en la resolución de sistemas de ecuaciones lineales .

Matriz de coeficientes

En general, un sistema con m ecuaciones lineales yn incógnitas se puede escribir como

${\displaystyle {\begin{aligned}a_{11}x_{1}+a_{12}x_{2}+\cdots +a_{1n}x_{n}&=b_{1}\\a_{21}x_{1}+a_{22}x_{2}+\cdots +a_{2n}x_{n}&=b_{2}\\&\;\;\vdots \\a_{m1}x_{1}+a_{m2}x_{2}+\cdots +a_{mn}x_{n}&=b_{m}\end{aligned}}}$

donde están las incógnitas y los números son los coeficientes del sistema. La matriz de coeficientes es la matriz m × n con el coeficiente a _ij como la entrada ( i, j ) : ^[1] ${\displaystyle x_{1},x_{2},\ldots ,x_{n}}$ ${\displaystyle a_{11},a_{12},\ldots ,a_{mn}}$

${\displaystyle {\begin{bmatrix}a_{11}&a_{12}&\cdots &a_{1n}\\a_{21}&a_{22}&\cdots &a_{2n}\\\vdots &\vdots &\ddots &\vdots \\a_{m1}&a_{m2}&\cdots &a_{mn}\end{bmatrix}}}$

Entonces el conjunto de ecuaciones anterior se puede expresar de manera más sucinta como

${\displaystyle A\mathbf {x} =\mathbf {b} }$

donde A es la matriz de coeficientes y b es el vector columna de términos constantes.

Relación de sus propiedades con las propiedades del sistema de ecuaciones.

Según el teorema de Rouché-Capelli , el sistema de ecuaciones es inconsistente , lo que significa que no tiene soluciones, si el rango de la matriz aumentada (la matriz de coeficientes aumentada con una columna adicional que consta del vector b ) es mayor que el rango del coeficiente matriz. Si, por el contrario, los rangos de estas dos matrices son iguales, el sistema debe tener al menos una solución. La solución es única si y sólo si el rango r es igual al número n de variables. De lo contrario, la solución general tiene n – r parámetros libres; por lo tanto, en tal caso hay una infinidad de soluciones, que pueden encontrarse imponiendo valores arbitrarios a n – r de las variables y resolviendo el sistema resultante para su solución única; diferentes opciones de qué variables fijar, y diferentes valores fijos de ellas, dan diferentes soluciones al sistema.

Ecuaciones dinámicas

Una ecuación en diferencias matricial de primer orden con término constante se puede escribir como

${\displaystyle \mathbf {y} _{t+1}=A\mathbf {y} _{t}+\mathbf {c} ,}$

donde A es n × n e y y c son n × 1 . Este sistema converge a su nivel de estado estacionario de y si y sólo si los valores absolutos de todos los n valores propios de A son menores que 1.

Una ecuación diferencial matricial de primer orden con término constante se puede escribir como

${\displaystyle {\frac {d\mathbf {y} }{dt}}=A\mathbf {y} (t)+\mathbf {c} .}$

Este sistema es estable si y sólo si todos los n valores propios de A tienen partes reales negativas .

Referencias

1. Liebler, Robert A. (diciembre de 2002). Álgebra matricial básica con algoritmos y aplicaciones. Prensa CRC . págs. 7–8. ISBN 9781584883333. Consultado el 13 de mayo de 2016 .