Ανάστροφος πίνακας
Ο ανάστροφος
A
T
{\displaystyle A^{T}}
ενός πίνακα
A
{\displaystyle A}
δίνεται από την αντανάκλαση των στοιχείων ως προς την κύρια διαγώνιο του πίνακα. Επαναλαμβάνοντας την διαδικασία στον ανάστροφο πίνακα, λαμβάνουμε τον αρχικό, δλδ
(
A
T
)
T
=
A
{\displaystyle (A^{T})^{T}=A}
.
Στην γραμμική άλγεβρα , ο ανάστροφος πίνακας
A
T
{\displaystyle A^{T}}
ενός πίνακα
A
{\displaystyle A}
δίνεται από την αντανάκλαση των στοιχείων ως προς την κύρια διαγώνιο του πίνακα. Πιο συγκεκριμένα, για έναν
n
× × -->
m
{\displaystyle n\times m}
πίνακα
A
{\displaystyle A}
ο ανάστροφός του είναι ο
m
× × -->
n
{\displaystyle m\times n}
πίνακας
A
T
{\displaystyle A^{T}}
, με
(
A
T
)
i
j
=
A
j
i
{\displaystyle (A^{T})_{ij}=A_{ji}}
για κάθε
1
≤ ≤ -->
i
≤ ≤ -->
n
{\displaystyle 1\leq i\leq n}
και
1
≤ ≤ -->
j
≤ ≤ -->
m
{\displaystyle 1\leq j\leq m}
.[ 1] :35 [ 2] :190 [ 3] :12-13 [ 4] :8 [ 5]
Για παράδειγμα, για τον πίνακα
A
=
[
1
2
3
4
5
6
]
{\displaystyle A={\begin{bmatrix}1&2\\3&4\\5&6\end{bmatrix}}}
με διαστάσεις
3
× × -->
2
{\displaystyle 3\times 2}
ο ανάστροφός του είναι ο
A
T
=
[
1
3
5
2
4
6
]
{\displaystyle A^{T}={\begin{bmatrix}1&3&5\\2&4&6\end{bmatrix}}}
με διαστάσεις
2
× × -->
3
{\displaystyle 2\times 3}
.
Στην γενική περίπτωση:
A
=
[
A
11
A
12
… … -->
A
1
m
A
21
A
22
… … -->
A
2
m
⋮ ⋮ -->
⋮ ⋮ -->
⋱ ⋱ -->
⋮ ⋮ -->
A
n
1
A
n
2
… … -->
A
n
m
]
⏟ ⏟ -->
n
× × -->
m
A
T
=
[
A
11
A
21
… … -->
A
n
1
A
12
A
22
… … -->
A
n
2
⋮ ⋮ -->
⋮ ⋮ -->
⋱ ⋱ -->
⋮ ⋮ -->
A
1
m
A
2
m
… … -->
A
n
m
]
⏟ ⏟ -->
m
× × -->
n
.
{\displaystyle A=\underbrace {\begin{bmatrix}A_{11}&A_{12}&\ldots &A_{1m}\\A_{21}&A_{22}&\ldots &A_{2m}\\\vdots &\vdots &\ddots &\vdots \\A_{n1}&A_{n2}&\ldots &A_{nm}\end{bmatrix}} _{n\times m}\qquad \qquad A^{T}=\underbrace {\begin{bmatrix}A_{11}&A_{21}&\ldots &A_{n1}\\A_{12}&A_{22}&\ldots &A_{n2}\\\vdots &\vdots &\ddots &\vdots \\A_{1m}&A_{2m}&\ldots &A_{nm}\end{bmatrix}} _{m\times n}.}
Παραδείγματα
Παρακάτω δίνονται κάποια συγκεκριμένα παραδείγματα πινάκων, μαζί με τον ανάστροφό τους:
A
=
[
1
2
3
4
]
A
T
=
[
1
3
2
4
]
{\displaystyle A={\begin{bmatrix}1&2\\3&4\end{bmatrix}}\qquad A^{T}={\begin{bmatrix}1&3\\2&4\end{bmatrix}}}
B
=
[
1
2
]
B
T
=
[
1
2
]
{\displaystyle B={\begin{bmatrix}1&2\end{bmatrix}}\qquad B^{T}={\begin{bmatrix}1\\2\end{bmatrix}}}
C
=
[
1
2
3
4
5
6
]
C
T
=
[
1
4
2
5
3
6
]
{\displaystyle C={\begin{bmatrix}1&2&3\\4&5&6\end{bmatrix}}\qquad C^{T}={\begin{bmatrix}1&4\\2&5\\3&6\end{bmatrix}}}
D
=
[
1
2
3
4
5
6
7
8
9
]
D
T
=
[
1
4
7
2
5
8
3
6
9
]
{\displaystyle D={\begin{bmatrix}1&2&3\\4&5&6\\7&8&9\end{bmatrix}}\qquad D^{T}={\begin{bmatrix}1&4&7\\2&5&8\\3&6&9\end{bmatrix}}}
v
=
[
v
1
v
2
⋮ ⋮ -->
v
n
]
{\displaystyle \mathbf {v} ={\begin{bmatrix}v_{1}\\v_{2}\\\vdots \\v_{n}\end{bmatrix}}\qquad }
και
v
T
=
[
v
1
v
2
… … -->
v
n
]
{\displaystyle \qquad \mathbf {v} ^{T}={\begin{bmatrix}v_{1}&v_{2}&\ldots &v_{n}\end{bmatrix}}}
.
Ιδιότητες
Ο ανάστροφος του ανάστροφου μας δίνει τον αρχικό πίνακα,
(
A
T
)
T
=
A
{\displaystyle (A^{T})^{T}=A}
.[ 2] : 190 [ 6] :25
Η αναστροφή ενός πίνακα
A
↦ ↦ -->
A
T
{\displaystyle A\mapsto A^{T}}
είναι γραμμικός μετασχηματισμός στον χώρο των πινάκων με ίδιες διστάσεις. Δηλαδή για κάθε πίνακες
A
{\displaystyle A}
,
B
{\displaystyle B}
διαστάσεων
n
× × -->
m
{\displaystyle n\times m}
και κάθε στοιχείο
c
{\displaystyle c}
, ισχύει ότι
(
c
A
)
T
=
c
A
T
{\displaystyle (cA)^{T}=cA^{T}}
και
(
A
+
B
)
T
=
A
T
+
B
T
{\displaystyle (A+B)^{T}=A^{T}+B^{T}}
.[ 1] : 36 [ 2] : 190 [ 6] : 25
Απόδειξη
Θα δείξουμε ότι τα στοιχείο στην
i
{\displaystyle i}
-οστή γραμμή και
j
{\displaystyle j}
-οστή στήλη των δύο μελών είναι ίσα:
(
(
c
A
)
T
)
i
j
=
(
c
A
)
j
i
=
c
A
j
i
=
c
(
A
T
)
i
j
{\displaystyle ((cA)^{T})_{ij}=(cA)_{ji}=cA_{ji}=c(A^{T})_{ij}}
,
και αντίστοιχα
(
(
A
+
B
)
T
)
i
j
=
(
A
+
B
)
j
i
=
A
j
i
+
B
j
i
=
(
A
T
)
i
j
+
(
B
T
)
i
j
{\displaystyle ((A+B)^{T})_{ij}=(A+B)_{ji}=A_{ji}+B_{ji}=(A^{T})_{ij}+(B^{T})_{ij}}
.
Συνεπώς, η αναστροφή ενός πίνακα είναι γραμμικός μετασχηματισμός.
Για το γινόμενο δύο πινάκων
A
{\displaystyle A}
και
B
{\displaystyle B}
, ισχύει ότι
(
A
B
)
T
=
B
T
A
T
{\displaystyle (AB)^{T}=B^{T}A^{T}}
.[ 1] : 36 [ 2] : 190 [ 6] : 25
Για έναν αντιστρέψιμο πίνακα
A
{\displaystyle A}
, ισχύει ότι ο ανάστροφός του είναι αντιστρέψιμος και
(
A
T
)
− − -->
1
=
(
A
− − -->
1
)
T
{\displaystyle (A^{T})^{-1}=(A^{-1})^{T}}
.[ 1] : 46 [ 6] : 25
Για έναν τετραγωνικό πίνακα
A
{\displaystyle A}
, το ίχνος
tr
-->
(
A
T
)
=
tr
-->
(
A
)
{\displaystyle \operatorname {tr} (A^{T})=\operatorname {tr} (A)}
.
Για την ορίζουσα του αναστρέψιμου πίνακα,
det
-->
(
A
T
)
=
det
-->
(
A
)
{\displaystyle \operatorname {det} (A^{T})=\operatorname {det} (A)}
.[ 1] : 52 [ 6] : 25
Σχετικές έννοιες
Συμμετρικός πίνακας είναι κάθε τετραγωνικός πίνακας
A
{\displaystyle A}
με
A
T
=
A
{\displaystyle A^{T}=A}
.
Αντισυμμετρικός πίνακας είναι κάθε τετραγωνικός πίνακας
A
{\displaystyle A}
με
A
T
=
− − -->
A
{\displaystyle A^{T}=-A}
.
Ορθογώνιος πίνακας είναι κάθε τετραγωνικός πίνακας
A
{\displaystyle A}
με
A
T
A
=
A
A
T
{\displaystyle A^{T}A=AA^{T}}
.
Παραπομπές
↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Χαραλάμπους, Χ.· Φωτιάδης, Α. (2015). Μία εισαγωγή στη γραμμική άλγεβρα για τις θετικές επιστήμες . Αθήνα: ΣΕΑΒ. ISBN 978-960-603-273-8 .
↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 Μπράτσος, Α. (2015). Μαθήματα ανωτέρων μαθηματικών . Αθήνα: ΣΕΑΒ. ISBN 978-960-603-030-7 .
↑ Βασιλειάδης, Π. (1983). Στοιχειώδης γραμμική άλγεβρα: Θεωρία, μεθοδολογία, παραδείγματα, ασκήσεις . Θεσσαλονίκη.
↑ Βουκούτης, Ν. Εισαγωγή στη γραμμική άλγεβρα: Πίνακες, Ορίζουσες, Γραμμικά συστήματα για τις πανελλήνιες εξετάσεις β' λυκείου . Αθήνα: Δημόκριτος.
↑ Καλογεράκης Ιωάννης; Παντελάκης Μιχάλης (1992). «Ο Ανάστροφος Πίνακας» . Ευκλείδης Β΄ (1): 43-46. http://www.hms.gr/apothema/?s=sa&i=3476 .
↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 Φελλούρης, Αργύρης. «Κεφάλαιο 2 Πίνακες» (PDF) . ΕΜΠ. Ανακτήθηκε στις 23 Αυγούστου 2022 .