Matrisler

Matlab'da matrislerle dört işlem yapmak için aşağıdaki operatörler kullanılır: 1. Toplama (+): Toplanacak matrislerin boyutları aynı olmalıdır. 2. Çıkarma (-): Örnek kullanım: `a - b`. 3. Çarpma (\): Matrislerin standart çarpımıdır, iç çarpımları hesaplar. 4. Bölme (/): Örnek kullanım: `a / b`. Ayrıca, elementer işlemler için `.` ve `./` operatörleri de kullanılabilir.

Matrislerde satır ve sütun şu şekilde yazılır: - Satır: Matrisin yatay doğrultuda yer alan sıralarına denir ve "i" alt indisi ile gösterilir. - Sütun: Matrisin dikey doğrultuda yer alan sıralarına denir ve "j" alt indisi ile gösterilir.

Hermitian ve simetrik matrisler arasındaki temel fark, Hermitian matrislerin karmaşık, simetrik matrislerin ise gerçek değerli olmasıdır. Simetrik matris, transpozuna eşit olan bir kare matristir, yani A = A′ özelliğini sağlar. Hermitian matris ise, kendi eşleniğinin transpozesine eşit olan bir matristir, yani A = A′′ özelliğini sağlar ve bu matrisler, simetrik matrislerin bir genellemesi olarak kabul edilir.

Hermisyen matris, karmaşık eşleniğinin transpozesi kendisine eşit olan matrislere verilen genel isimdir. Bu matrislerin kare matris olmaları gerekmektedir.

Genişletilmiş matris, bir matrise bir veya daha fazla satır ve/veya sütun eklenerek elde edilen daha büyük bir matristir. Diğer bir tanımlamaya göre, katsayı matrisine denklemlerin sağ tarafını oluşturan değer sütununun da eklenmesiyle oluşan matris de genişletilmiş matris olarak adlandırılır.

Uyum matrisinde tüm elemanlar sıfır olduğunda uyumsuzluk olduğu söylenebilir.

Matrislerde toplama ve çarpma işlemleri şu şekilde yapılır: 1. Toplama: İki matrisin toplanması için matrislerin aynı boyutta (aynı sayıda satır ve sütun) olması gerekir. Örnek: A = [[1, 2], [3, 4]] ve B = [[5, 6], [7, 8]] matrisleri için, A + B = [[1+5, 2+6], [3+7, 4+8]] = [[6, 8], [10, 12]]. 2. Çarpma: İki matrisin çarpılabilmesi için, birinci matrisin sütun sayısı, ikinci matrisin satır sayısına eşit olmalıdır. Çarpma işlemi şu adımlarla yapılır: - İlk matrisin satır ve sütunlarını belirleyin. - Birinci matrisin her bir satırındaki elemanlar, ikinci matrisin her bir sütunundaki karşılık gelen elemanlarla çarpılır. - Çarpım sonuçları toplanır ve yeni matriste yerine yazılır. Örnek: A = [[1, 2], [3, 4]] ve B = [[5, 6], [7, 8]] matrisleri için, A × B = [[(1×5 + 2×7), (1×6 + 2×8)], [(3×5 + 4×7), (3×6 + 4×8)]] = [[19, 22], [43, 50]].

Katsayı matrisi ve genişletilmiş katsayı matrisi doğrusal denklem sistemlerinde kullanılan iki farklı matris türüdür. 1. Katsayı Matrisi: Lineer denklem sisteminin katsayılarını ve sabit terimlerini içeren matristir. 2. Genişletilmiş Katsayı Matrisi: Katsayı matrisinin yanına denklemlerin sağ tarafını oluşturan değer sütununun eklenmesiyle oluşan matristir.

Doğrusal cebir, matematiğin vektörler, matrisler ve doğrusal fonksiyonlarla ilgilenen bir dalıdır. Temel konuları: - Doğrusal denklemler: Tek ve çok bilinmeyenli denklemler. - Matris işlemleri: Toplama, çıkarma, çarpma gibi işlemler. - Doğrusal dönüşümler: Vektör uzaylarının doğrusal yapısını koruyarak yapılan dönüşümler. - Vektör uzayları: Belirli özelliklere sahip vektör koleksiyonları. Uygulamaları: - Makine öğrenimi ve veri analizi. - Sinyal işleme, bilgisayar grafikleri ve optimizasyon. - Mühendislik ve fizik.

Matrislerde bölme işlemi, bir matrisin, bölen matrisin ters matrisi ile çarpılması yoluyla yapılır. Bu işlem için aşağıdaki adımlar izlenir: 1. Payda ve pay matrisini belirleyin: Bölen matris payda, bölünecek matris ise pay olarak belirlenir. 2. Bölen matrisin ters çevrilebilir olduğunu kontrol edin: Bölen matrisin kare matris olması ve determinantının sıfırdan farklı olması gerekir. 3. Bölen matrisin tersini alın: Belirlenen koşullar sağlandığında, bölen matrisin tersi hesaplanır (B-1). 4. Çarpma işlemi yapın: Pay matrisi, ters matrisle çarpılır (A B-1). Eğer bölen matris ters çevrilemezse, bölme işlemi yapılamaz.

Matris T'nin hesaplanması, matrisin türüne ve işlem yapılacak duruma göre değişir. İşte bazı temel matris işlemleri: 1. Toplama ve Çıkarma: Aynı boyutlu iki matris toplanabilir veya çıkarılabilir. 2. Skaler Çarpma: Bir matris, bir sayıyla çarpılırsa her bir elemanı o sayıyla çarpılır. 3. Çarpma: İki matrisin çarpılabilmesi için, birinci matrisin sütun sayısı, ikinci matrisin satır sayısına eşit olmalıdır. Özel matris türleri için de hesaplama yöntemleri farklıdır. Örneğin, birim matris köşegenin üzerindeki öğelerinin 1, diğer yerlerin 0 olduğu matristir ve boyutu n olan bir birim matris In ile gösterilir.

Hermitiyen matris, karmaşık eşleniğinin transpozu kendisine eşit olan matrislere verilen genel isimdir. Bu tanımın getirdiği bazı kısıtlamalar şunlardır: - Matrisin kare olması gerekir. - Köşegen elemanları gerçel sayılardan oluşmalıdır. Hermitiyen matrislerin bazı özellikleri: - Hermitiyen bir matrisin toplamı yine bir Hermitiyen matristir. - Tersi varsa, bu ters matris de Hermitiyen olur. - Determinantı her zaman gerçel bir sayıdır.

Tersi alınabilen matris, kare matris olup, kendisiyle çarpıldığında birim matrisi (identity matrix) veren matristir. Bu tür matrislere düzenli (regüler) matris de denir.

İki matrisin eşit olması için aynı boyuta sahip olmaları ve karşılık gelen bütün elemanlarının eşit olması gerekir.

3x3 matrisin boyutu, 3 satır ve 3 sütundan oluşur.

Üçgen matris çeşitleri şunlardır: 1. Üst Üçgen Matris: Ana köşegenin altındaki tüm elemanların sıfır olduğu kare matristir. 2. Alt Üçgen Matris: Ana köşegenin üstündeki tüm elemanların sıfır olduğu kare matristir. Bu matrisler, doğrusal cebir hesaplamalarında yaygın olarak kullanılır ve ters çevirme, determinant hesaplama gibi işlemlerde avantaj sağlar.

2x1 matris, 2 satır ve 1 sütun içerir.

Hermitian ve çarpık simetrik matrisler, doğrusal cebirde farklı özelliklere sahip iki tür matristir. Hermitian matris, bir kare matrisin kendi eşlenik transpozuna eşit olması durumudur (A = A). Bu tür matrislerin özellikleri şunlardır: - Tüm özdeğerleri gerçektir. - Özvektörleri ortogonaldir. - Köşegenleştirilebilirler ve üniter bir matris ile köşegen bir matrisin ürünü olarak ifade edilebilirler. Çarpık simetrik (skew-hermitian) matris ise, bir matrisin eşlenik transpozunun tersine eşit olması durumudur (A = -A). Bu tür matrislerin özellikleri şunlardır: - Tüm özdeğerleri tamamen sanal veya sıfırdır. - Özvektörleri ortogonaldir. - Üniter olarak köşegenleştirilebilirler, yani üniter bir matrisin ve tamamen hayali bir köşegen matrisin ürünü olarak ifade edilebilirler.

Kare matrisin tersini bulmak için aşağıdaki yöntemler kullanılabilir: 1. Ek Matris Yöntemi: Matrisin determinantını hesaplayın. 2. Satır İndirgeme Yöntemi: Asıl matrise birim matrisi ekleyin ve satır indirgeme işlemlerini uygulayarak sol tarafta birim matrisi oluşturun. 3. Hesap Makinesi Kullanımı: Matris hesaplayabilen gelişmiş bir grafik hesap makinesi kullanarak matrisin tersini bulabilirsiniz.

Cramer yöntemi, kare şeklindeki (n×n) lineer denklem sistemleri için geçerlidir.