2.6矩陣的簡單應用
[教學目標]
一、知識復習
1、矩陣的乘法:不滿足交換律,滿足結合律、分配律、0-1律
兩個二階矩陣的乘法結果為
2、一個二階非零矩陣存在逆矩陣的條件是ad-bc≠0(主對角線積與副對角線積的差不為0),此時-1=
3、方程組的另外解法
(1)行列式法D=,Dx=,Dy=,所以,方程組的解為
(2)矩陣表示為AX=B,這樣X=A-1B
4、M=,λ1、λ2為其一個特征值,對應的特征向量為、,則對于任意正整數(shù)n及, Mn= aλ1n+bλ2n
二、應用
例1、A、B、C是三個城市交通情況,某人想從一個城市到另一城市,有幾種選擇;如果從一個城市出發(fā),先經(jīng)過一個城市再到另一個城市,有幾種選擇?
解:(1) M=
(2)N=
這種表示關系的圖形稱為網(wǎng)絡圖,其中交點稱為結點;對應的(1)反映直達交通情況的矩陣稱一級路矩陣;通過另一個點的矩陣稱為二極路矩陣,可以看出N=M2
練習1:有一個一級路矩陣,畫出其網(wǎng)絡圖()
練習2:寫出七橋問題的一級路矩陣M和二級路矩陣N(一區(qū)域變?yōu)辄c,橋變?yōu)榫)
(M= N=)
例2、密碼發(fā)送的流程圖如圖所示,其原理是:發(fā)送將要傳送的信息數(shù)字化后用一個矩陣X表示,在矩陣左邊乘一個雙方約定好的可逆方陣A,得到B=AX,即B為傳送出去的密碼。接受方接到密碼后,只需左乘A-1,即可得到明文X=A-1B。
以二階矩陣為例,先將英文字母數(shù)字化,讓a→1,……,z→26(具體發(fā)送時,個位數(shù)前加0,如1為01)先已發(fā)送密碼為07,13,39,67,雙方約定可逆矩陣密鑰為,試破解發(fā)送的密碼
解:令B=,則A=,AX=B,X=A-1B==
即發(fā)送的明文為back
這里,矩陣A稱密鑰
例3、自然界生物種群的成長受到多種條件因素的影響,比如出生率、死亡率、資源的可利用性與競爭、捕食者的獵殺乃至自然災害等等。因此,它們和周邊環(huán)境是一種既相生又相克的生存關系。但是,如果沒有任何限制,種群也會泛濫成災,F(xiàn)假設兩個互相影響的種群X,Y隨時間段變化的數(shù)量分別為{an},{bn},并有關系式,其中a1=6,b1=4,試分析20個時段后這兩個種群的數(shù)量變化趨勢。
解:設=,M=,=M,M的特征多項式f(λ)==0故特征值為4或-1,對應的特征向量分別是=,=,=2+2
=M20=2×420+2×(-1)20≈
所以,20個時段后這兩個種群的數(shù)量分別約為242和3×241
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報平臺 | 網(wǎng)上有害信息舉報專區(qū) | 電信詐騙舉報專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報專區(qū) | 涉企侵權舉報專區(qū)
違法和不良信息舉報電話:027-86699610 舉報郵箱:58377363@163.com