[wiskunde] getransponeerde en symmetrie

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Gebruikersavatar
Berichten: 351

[wiskunde] getransponeerde en symmetrie

Ik moet bewijzen dat
\(A+A^t\)
een symmetrische matrix is, voor elke vierkante matrix A.

Symmetrisch voor een functie wil zeggen:
\(f(v,w) = f(w,v)\)
maar wat wil het zeggen voor deze matrices?

Kan het op deze manier?:
\(f(v,w) = f(w,v)\)
-->
\(v^t M_f w = w^t M_f v\)
-->
\(v^t (A + A^t) w = w^t (A + A^t) v\)
en dan aantonen dat die laatste regel klopt.

Is deze logica iets, of is het onzin? (begrijpen doe ik het dus al niet echt).
Nothing to see here, move along...

Berichten: 4.246

Re: [wiskunde] getransponeerde en symmetrie

Volgens mij is het veel simpeler (maar ik kan het mis hebben). We weten dat er geldt:
\((\mathbf{A} + \mathbf{B}) ^\mathrm{T} = \mathbf{A}^\mathrm{T} + \mathbf{B}^\mathrm{T} \)
...
Quitters never win and winners never quit.

Berichten: 2.746

Re: [wiskunde] getransponeerde en symmetrie

maar wat wil het zeggen voor deze matrices?
A is symetrisch asa
\(A^T=A\)

Berichten: 8.614

Re: [wiskunde] getransponeerde en symmetrie

Een symmetrische matrix is een vierkante matrix, die symmetrisch is t.o.v. van zijn hoofddiagonaal. Dat betekent dat de elementen aan weerszijden van de hoofddiagonaal gelijk aan elkaar zijn, of iets formeler:
\(a_{ij} = a_{ji}\)
(waarbij
\(a_{ij}\)
een element van deze matrix voorstelt)

Een andere manier om een symmetrische matrix te definiëren (die voor jou wellicht interessanter is, aangezien deze definitie de getransponeerde gebruikt):

Een vierkante matrix A is symmetrisch als en slechts als:
\(A = A^T\)
Om terug te komen op je eigenlijke vraag: ik zou het probleem herleiden tot op het niveau van de elementen en vervolgens gewoon uitschrijven. Om je te laten zien wat er gebeurt heb ik het hieronder uitgeschreven voor een 2x2-matrix:
\(\left[\begin{array}{cc}a_{11} & a_{12} \\a_{21} & a_{22} \end{array}\right] + \left[\begin{array}{cc}a_{11} & a_{21} \\a_{12} & a_{22} \end{array}\right] = \left[\begin{array}{cc}a_{11} + a_{11} & a_{12} + a_{21} \\a_{21} + a_{12 }& a_{22} + a_{22}\end{array}\right]\)
en
\(\left[\begin{array}{cc}a_{11} + a_{11} & a_{12} + a_{21} \\a_{21} + a_{12 }& a_{22} + a_{22}\end{array}\right]^T = \left[\begin{array}{cc}a_{11} + a_{11} & a_{12} + a_{21} \\a_{21} + a_{12 }& a_{22} + a_{22}\end{array}\right]\)
Hier zie je dus dat de eigenschap geldt voor een 2x2-matrix. Aan jou om het uit te schrijven en te bewijzen voor alle vierkante matrices.

EDIT: Stoker en dirkwb waren me voor.
Geloof niet alles wat je leest.


Heb jij verstand van PHP? Word Technicus en help mee om Wetenschapsforum nog beter te maken!

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: [wiskunde] getransponeerde en symmetrie

dirkwb schreef:Volgens mij is het veel simpeler (maar ik kan het mis hebben). We weten dat er geldt:
\((\mathbf{A} + \mathbf{B}) ^\mathrm{T} = \mathbf{A}^\mathrm{T} + \mathbf{B}^\mathrm{T} \)
Als je die eerste eigenschap mag gebruiken en de tweede definitie hanteert, dan is het eenvoudig.
\(\left( {A + A^T } \right)^T = A^T + \left( {A^T } \right)^T = A^T + A = A + A^T \)
Hierbij gebruik je nog dat (A^T)^T = A en de commutativiteit van de optelling van matrices.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 351

Re: [wiskunde] getransponeerde en symmetrie

Hier ben ik helemaal uit nu, ik wist niet zeker of ik (A+B)^t = A^t + B^t mocht gebruiken dus die heb ik ook maar aangetoont, verder was het inderdaad simpel met deze definitie.

Nog een vraag over hetzelfde onderwerp:

Bewijs dat als de vierkante matrix A equivalent is met een diagonaalmatrix, A een symmetrische matrix is.

Equivalent met een diagonaalmatrix D wil zeggen A = T^t D T met T een inverteerbare matrix.

Nu geldt dus ook A = A^t dus moet ook gelden T^t D T = ( T^t D T )^t

Dus komt het neer op het aantonen dat dit geldt:

T^t D T = T D T^t (want D=D^t omdat het een diagonaalmatrix is)

Hoe bewijs ik dat?
Nothing to see here, move along...

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: [wiskunde] getransponeerde en symmetrie

Ofwel begrijp ik je verkeerd, ofwel klopt er iets, maar er zijn ook niet-symmetrische matrices die je kan diagonaliseren...

Misschien moet het omgekeerd? Er geldt namelijk wel: als symmetrisch, dan diagonaliseerbaar (omgekeerd dus niet).
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 351

Re: [wiskunde] getransponeerde en symmetrie

Ik weet niet precies wat je bedoelt, maar er staat alleen dat A equivalent is met een diagonaalmatrix (A ~ D), niet dat het zelf een diagonaalmatrix is.

En die stelling A ~ D is alleen geldig als er een inverteerbare matrix T is zdd: A = T^t D T.
Nothing to see here, move along...

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: [wiskunde] getransponeerde en symmetrie

Ok, mijn verwarring zat in het verschil equivalent met (A = T^t D T) en diagonaliseerbaar (A = TDT^-1).

Wat je wil aantonen: als A equivalent is met D (dus A = T^t D T), dan is A symmetrisch (dus A = A^t).

Vertrek van het gegeven en bepaal dan A^t. Probeer aan te tonen dat dit gelijk is aan A. Het is niet moeilijk...

Wat je nodig hebt: (AB)^t = B^t A^t. Dat wist je? Hier toepassen op een product van drie matrices.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 351

Re: [wiskunde] getransponeerde en symmetrie

Maar dat deed ik al, ik heb A^t bepaald. Daar kwam uit: A^t = T D T^t. Dat moet geljik zijn aan A = T^t D T.

Dus ik moet laten zien dat dit geldt:

T^t D T = T D T^t

Maar dat lukt me niet.
Nothing to see here, move along...

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: [wiskunde] getransponeerde en symmetrie

Daar klopte iets niet aan, heb je gebruikt wat ik op het einde nog meegaf?
\(A = T^t DT \Rightarrow A^t = \left( {T^t DT} \right)^t = T^t D^t \left( {T^t } \right)^t = T^t DT = A\)
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 8.614

Re: [wiskunde] getransponeerde en symmetrie

Het kan zijn dat ik me vergis (en dat het in dit geval wel mag), maar matrixvermenigvuldiging is niet commutatief en bijgevolg is
\((A \cdot B \cdot C)^T\)
niet gelijk aan
\(A^T \cdot B^T \cdot C^T\)
maar aan
\(C^T \cdot B^T \cdot A^T\)
Geloof niet alles wat je leest.


Heb jij verstand van PHP? Word Technicus en help mee om Wetenschapsforum nog beter te maken!

Berichten: 2.746

Re: [wiskunde] getransponeerde en symmetrie

Het kan zijn dat ik me vergis (en dat het in dit geval wel mag), maar matrixvermenigvuldiging is niet commutatief en bijgevolg is
\((A \cdot B \cdot C)^T\)
niet gelijk aan
\(A^T \cdot B^T \cdot C^T\)
maar aan
\(C^T \cdot B^T \cdot A^T\)
dat mag inderdaad niet zomaar.

waar werd daar een fout tegen gemaakt?

Gebruikersavatar
Berichten: 351

Re: [wiskunde] getransponeerde en symmetrie

De rede dat het mij niet lukte was omdat ik de verkeerde stelling gebruikte dat : (A*B)^t = A^t * B^t.

Maar nu was het inderdaad niet zo moeilijk meer.

Die regel van TD klopt gewoon toch? Zo heb ik het gedaan (iets meer uitgeschreven) en daar komt hetzelfde uit:
\(A = T^t DT \Rightarrow A^t = \left( {T^t DT} \right)^t = \left( DT \right)^t \left( T^t \right)^t = T^t D^t T =T^t DT = A\)
Nothing to see here, move along...

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: [wiskunde] getransponeerde en symmetrie

Die regel klopt(e) inderdaad, eerder paste je dat zelf hier niet toe. Nu klopt het dus...
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Reageer