Dalam aljabar linear, transpos dari sebuah matriks adalah operator yang membalikkan posisi matriks sepanjang diagonal utamanya; dengan kata lain, operator ini menukar setiap baris dan kolom pada matriks A, menjadi kolom dan baris matriks baru, yang umum dikenal sebagai AT.[1][2] transpos dari sebuah matriks diperkenalkan pada tahun 1858 oleh matematikawan Inggris Arthur Cayley.[3]
Transpos dari sebuah matriks
Artikel ini mengasumsikan matriks berasal dari sebuah gelanggang komutatif. Hasil pada artikel ini mungkin tidak berlaku untuk kasus yang tidak komutatif.
Definisi
Transpos dari sebuah matriks A, yang dinyatakan sebagai AT,[1][4]⊤A, A⊤, ,[5][6]A′,[7]Atr, tA, atau At, dapat dibentuk dengan tiga cara berikut:
Menulis setiap baris dari A sebagai kolom dari AT;
Menulis setiap kolom dari A sebagai baris dari AT.
Secara lebih formal, elemen baris ke-i dan kolom ke-j dari AT adalah elemen baris ke-j dan kolom ke-i dari A:
Jika A adalah matriks berukuran m × n, maka matriks AT berukuran n × m.
Untuk kasus matriks persegi, notasi AT juga dapat menyatakan pangkat T dari matriks A. Untuk menghindari kerancuan ini, banyak penulis menggunakan tika atas kiri, yakni, mereka menulis transpos sebagai TA. Notasi ini menguntungkan karena tanda kurung tidak diperlukan untuk operasi yang melibatkan perpangkatan, karena (TA)n = T(An): menulis TAn tidak menimbulkan kerancuan.
Artikel ini menghindari kerancuan tersebut dengan tidak pernah menggunakan simbol T sebagai nama variabel.
Terdapat beberapa definisi matriks yang melibatkan transpos:
Perhatikan bahwa urutan perkalian dibalik. Dari hasil ini dapat disimpulkan matriks persegiAdapat dibalik jika dan hanya jika AT dapat dibalik, dan dalam kasus ini didapatkan (A−1)T = (AT)−1. Dengan induksi, hasil ini dapat diperumum untuk kasus beberapa matriks, yakni (A1A2...Ak−1Ak)T = AkTAk−1T…A2TA1T.
Transpos dari sebuah skalar menghasilkan skalar yang sama. Bersama dengan (2), sifat ini menyatakan transpos adalah peta linear dari ruang matriks ukuran m × n ke ruang matriks ukuran n × m.
Nilai determinan dari matriks persegi sama dengan nilai determinan dari transposnya.
Produk dot dari dua vektor kolom a dan b dapat dihitung sebagai perkalian matriks:
Transpos dari matriks yang dapat dibalik juga berupa matriks yang dapat dibalik, dan inversnya adalah transpos dari invers matriks awalnya. Notasi A−T terkadang digunakan untuk mewakili kedua ekpresi yang setara tersebut.
Jika matriks A berukuran m × n dan AT adalah transposnya, maka hasil perkalian matriks antara keduanya menghasilkan dua matriks persegi: A AT yang berukuran m × m dan ATA yang berukuran n × n. Lebih lanjut, kedua matriks ini simetrik. Elemen-elemen pada hasil perkalian matriks A AT adalah hasil kali dalam baris dari A dengan kolom dari AT. Namun karena kolom pada AT adalah baris pada A, setiap elemen di A AT adalah hasil kali dalam dua baris matriks A. Jika pi j adalah elemen di matriks hasil perkalian, nilainya berasal dari baris ke-i dan ke-j di A. Nilai elemen pj i juga didapatkan dari kedua baris yang sama, sehingga pi j = pj i, dan menyebabkan A AT simetris. Dengan alasan yang serupa, hasil perkalian ATA juga matriks simetris.
Bukti yang lebih cepat mengenai kesimetrisan matriks A AT didapatkan dari fakta transpos matriks tersebut adalah dirinya sendiri:
Di komputer, kita dapat menghindari melakukan transpos matriks secara eksplisit di memori cukup dengan mengakses data dalam urutan yang berbeda. Sebagai contoh, pustaka untuk aljabar linear, seperti BLAS, umumnya menyediakan pilihan untuk menyatakan sebuah matriks perlu dibaca dalam urutan operasi transpos, untuk menghindari perpindahan data yang tidak diperlukan.
Namun, ada beberapa keadaan yang mengharuskan atau menguntungkan untuk melakukan transpos matriks secara eksplisit di memori. Sebagai contoh, matriks yang disimpan dalam row-major order, memiliki baris matriks yang contiguous di memori, namun kolom matriksnya tidak. Jika matriks banyak melakukan operasi yang melibat kolom-kolom, sebagai contoh algoritme transformasi Fourier cepat, melakukan transpos matriks agar kolom-kolomnya contiguous mungkin dapat meningkatkan peformanya karena memory locality yang tinggi.
Idealnya, kita mengharapkan operasi transpos dilakukan dengan menggunakan penyimpanan sementara yang sedikit. Hal ini berujung pada permasalahan melakukan transpos matriks berukuran n × min-place, dengan O(1) penyimpanan sementara yang jauh lebih kecil daripada mn. Pada kasus n ≠ m, hal ini melibatkan permutasi elemen-elemen matriks yang rumit dan tidak mudah diterapkan secara in-place. Karena hal itu, metode transpos matriks in-place yang efisien banyak diteliti pada bidang ilmu komputer mulai pada akhir tahun 1950-an. Beberapa algoritme telah dikembangkan dalam hal tersebut.
^Arthur Cayley (1858) "A memoir on the theory of matrices", Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 148 : 17–37. The transpose (or "transposition") is defined on page 31.