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Jeyner Cespedes Section 2.2 Pg 109 – 110 ex 2737 odd Section 2.3 Pg 115 ex 19 odd 27. Let A be a 3 x 3 matrix. a. Use equation (2) from Section 2.1 to show that (A) = (I). A, for i = 1,2,3. Solution: ! (AB) = ! (A) x B Interchange A and B ! (BA) = ! (B) x A B gets replace by the identity matrix (I) ! (IA)= ! (I) x A ! (A) = ! (I) x A (we know that IA=A) Therefore ! = ! (I) x A ! (A)= ! (I)x A for i =1,2,3 ! (A) ! (A) ! (A) = ! I x A ! I ! I x A b. Show that if row 1 and 2 of A are interchanged, then the result may be written as EA, where E is an elementary matrix formed by interchanging rows 1 and 2 of I. Solution: ! (A) ! (A) ! (A) = ! I x A ! I ! I x A Row 1 and 2 of A are interchanged ! (A) ! (A) ! (A) = ! I x A ! I ! I x A = ! (A) ! (A) ! (A) x A = EA We get E by interchanging row 1 and 2. ! (EA)= ! (E) x A

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Jeyner  Cespedes  Section  2.2  Pg  109  –  110  ex  27-­‐37  odd  Section  2.3  Pg  115      ex  1-­‐9  odd        27.  Let  A  be  a  3  x  3  matrix.     a.  Use  equation  (2)  from  Section  2.1  to  show  that                        𝒓𝒐𝒘𝒊  (A)  =  𝒓𝒐𝒘𝒊  (I).  A,  for  

i  =  1,2,3.    

Solution:    𝑟𝑜𝑤!  (AB)  =  𝑟𝑜𝑤!  (A)  x  B  Interchange  A  and  B  𝑟𝑜𝑤!(BA)  =  𝑟𝑜𝑤!(B)  x  A    B  gets  replace  by  the  identity  matrix  (I)  𝑟𝑜𝑤!(IA)=  𝑟𝑜𝑤!(I)  x  A  𝑟𝑜𝑤!(A)  =  𝑟𝑜𝑤!  (I)  x  A                      (we  know  that  IA=A)  Therefore              𝑟𝑜𝑤! 𝐴 =  𝑟𝑜𝑤!  (I)  x  A    𝑟𝑜𝑤!(A)=  𝑟𝑜𝑤!(I)x  A  for  i  =1,2,3  

 𝑟𝑜𝑤!  (A)𝑟𝑜𝑤!  (A)𝑟𝑜𝑤!  (A)

=  𝑟𝑜𝑤!   I  x  A𝑟𝑜𝑤!   I  𝑥  𝐴𝑟𝑜𝑤!   I  x  A

 

 b.  Show  that  if  row  1  and  2  of  A  are  interchanged,  then  the  result  may  be  written  as  EA,  where  E  is  an  elementary  matrix  formed  by  interchanging  rows  1  and  2  of  I.      

Solution:      

𝑟𝑜𝑤!  (A)𝑟𝑜𝑤!  (A)𝑟𝑜𝑤!  (A)

=  𝑟𝑜𝑤!   I  x  A𝑟𝑜𝑤!   I  𝑥  𝐴𝑟𝑜𝑤!   I  x  A

 

 Row  1  and  2  of  A  are  interchanged    

𝑟𝑜𝑤!  (A)𝑟𝑜𝑤!  (A)𝑟𝑜𝑤!  (A)

=  𝑟𝑜𝑤!   I  x  A𝑟𝑜𝑤!   I  𝑥  𝐴𝑟𝑜𝑤!   I  x  A

 =  𝑟𝑜𝑤!  (A)𝑟𝑜𝑤!  (A)𝑟𝑜𝑤!  (A)

 x  A  =  EA  

 We  get  E  by  interchanging  row  1  and  2.    𝑟𝑜𝑤!(EA)=  𝑟𝑜𝑤!(E)  x  A        

c.  Show  that  if  row  3  of  A  is  multiplied  by  5,  then  the  result  may  be  written  as  EA,  where  E  is  formed  by  multiplying  row  3  of  I  by  5.    

Solution:  

 𝑟𝑜𝑤!  (A)𝑟𝑜𝑤!  (A)𝑟𝑜𝑤!  (A)

=  𝑟𝑜𝑤!   I  x  A𝑟𝑜𝑤!   I  𝑥  𝐴𝑟𝑜𝑤!   I  x  A

 

 row  3  of  A  is  multiplied  by  5    

𝑟𝑜𝑤!  (A)𝑟𝑜𝑤!  (A)

5  𝑥  𝑟𝑜𝑤!  (A)=  

𝑟𝑜𝑤!   I  x  A𝑟𝑜𝑤!   I  𝑥  𝐴

5  𝑥  𝑟𝑜𝑤!   I  x  A=  

𝑟𝑜𝑤!  (I)𝑟𝑜𝑤!  (I)

5  𝑥  𝑟𝑜𝑤!  (I)A  =  EA  

     Find  the  inverses  of  the  matrices  in  Exercises  29-­‐32,  if  they  exist.  Use  the  algorithm  introduced  in  this  section.    29.         1 −3

4 −9  =             1 −3 14 −9 0      

01  

 −4 𝑅1+R2=R2             1 −3 10 3 −4      

01  

 (1/3)X  R2  =  R2    1 −3 10 1 −4/3        

01/3  

 3  X  R2  +  R1  =  R1    1 0 −30 1 −4/3        

11/3  

 

Is  it  invertible  𝐴!! =   −3 1−4/3 1/3  

           

       

31.      1 0 −2−3 1 42 −3 4

 

 

A  I  =  1 0 −2−3 1 42 −3 4

       100          0 01 00 1

 

 3R1+R2=  R2                      (-­‐2)R1+R3=  R3    1 0 −20 1 −20 −3 8

       13−2          0 01 00 1

 

 3R2+R3=R3    1 0 −20 1 −20 0 2

       137          0 01 03 1

 

 R3+R1=  R1              R3+R2=R2    1 0 00 1 00 0 2

       8107          3 14 13 1

 

 (½)  R3=R3    1 0 00 1 00 0 2

       8107/2

         3 14 13/2 1/2

 

   

It  is  invertible  𝐴!!=  8107/2

         3 14 13/2 1/2

 

             

33.      Use  the  algorithm  from  this  section  to  find  the  inverses  of      

 I.  

     A=  1 0 01 1 01 1 1

 x  (I)  

 1 0 01 1 01 1 1

       1 0 00 1 00 0 1

 

 R2-­‐R1=R2          R3-­‐R1=R3    1 0 00 1 00 1 1

       1 0 0−1 1 0−1 0 1

 

 R3-­‐R2=R3    1 0 00 1 00 0 1

       1 0 0−1 1 00 −1 1

 

 

It  is  invertible  𝐴!!  =  1 0 0−1 1 00 −1 1

 

   II.    

B=  

1 0 0 01 1 0 01 1 1 01 1 1 1

 x  (I)  

 1 0 0 0 1 0 0 01 1 0 0 0 1 0 01 1 1 0 0 0 1 01 1 1 1 0 0 0 1

         

 

R2-­‐R1            R3-­‐R1          R4-­‐R1    1 0 0 0 1 0 0 00 1 0 0 −1 1 0 00 1 1 0 −1 0 1 00 1 1 1 −1 0 0 1

     

 R3-­‐R2        R4-­‐R2    1 0 0 0 1 0 0 00 1 0 0 −1 1 0 00 0 1 0 0 −1 1 00 0 1 1 0 −1 0 1

     

 R4-­‐R3    1 0 0 0 1 0 0 00 1 0 0 −1 1 0 00 0 1 0 0 −1 1 00 0 0 1 0 0 −1 1

     

 It  is  invertible  𝐵!!  =    0 0 0 0−1 1 0 00 −1 1 00 0 −1 1

 

 The  inverse  of  nxn  matrix    

B=  

0 0 0 0 0−1 1 0 0 00 −1 1 0 0. . . . .. . . . .. . . . .0 0 0 1 1

 

             

35.  Let  A=  −1 −7 −32 15 61 3 2

.  Find  the  third  column  of  𝐴!!  without  computing  the  

other  columns.      −1 −7 −3 1 0 02 15 6 0 1 01 3 2 0 0 1

 

 2R1+R2=R2    −1 −7 −3 1 0 00 1 0 2 1 01 3 2 0 0 1

 

 1R1+R3=R3    −1 −7 −3 1 0 00 1 0 2 1 00 −4 −1 1 0 1

 

 

𝐴!!=  −30−1

 

       

37.  Let  A  =  1 21 31 5

.  Construct  a  2  x  3  matrix  C  (by  trial  and  error)  using  only  1,  -­‐1,  

and  0  as  entries,  such  that  CA=  𝐼!.    Compute  AC  and  note  that  AC  ≠  𝐼!.      

𝐶𝐴 =𝑎! 𝑎! 𝑎!𝑏! 𝑏! 𝑏!  

1 21 31 5

   

 𝑎! +  𝑎! + 𝑎!    2𝑎! + 3𝑎! + 5𝑎!𝑏! +  𝑏! + 𝑐! 2𝑏! + 3𝑏! + 5𝑏!

   =   1 00 1  

 𝑎! +  𝑎! + 𝑎!    0

0 2𝑏! + 3𝑏! + 5𝑏!  

 C=   1 1 −1

−1 1 0      

       Useless  otherwise  specified,  assume  that  all  matrices  in  these  exercises  are  n  x  n.  Determine  which  of  the  matrices  in  Exercises  1-­‐10  are  invertible.  Use  as  few  calculations  as  possible.      1.     5 7

−3 −6  5 7 1 0−3 −6 0 1  

(1/5)R1=R1  

175

15 0

−3 −6 0 1  

3R1+R2=R2    

175

15 0

0 3 3/5 1  

   It  is  invertible  because  it  has  pivot  point  in  every  row    

3.    3 0 0−3 −4 08 5 −3

 

 𝐴!  has  pivot  in  every  column  so  it  is  invertible    

5.    3 0 −32 0 4−4 0 7

 

Not  invertible  since  this  matrix  has  a  column  of  zeros    

7.  

−13−20

         

−3 0 15 8 −3−6 3 2−1 2 1

 

 3R1+R2=R2                        R3-­‐2R1=R3    −1000

         

−3 0 1−4 8 00 3 01 2 1

 

 R4  -­‐  (1/4)R2  =  R4    −1000

         

−3 0 1−4 8 00 3 00 0 1

 

           9.  [M]      4−67−1

         

0 −3 −79 9 9−5 10 192 4 −1

 

 It  has  four  positions,  so  it  is  invertible