চিরকুট। English

উচ্চতর গণিত ১ম পত্র · একাদশ-দ্বাদশ · অধ্যায় ১ · ১.২

ম্যাট্রিক্সের গুণ ও ম্যাট্রিক্সের ঘাত।

A আর B গুণ করতে বসেছ। AB বের হলো, কিন্তু BA চাইতেই লেখা হলো “নির্ণয় সম্ভব নয়”। ভুল তোমার না। ম্যাট্রিক্সের গুণে সংখ্যা গুণ করার আগে ক্রম দেখতে হয়।

১. গুণ হবে কি, ক্রম কত

AB নির্ণয় করতে হলে A এর কলাম সংখ্যা আর B এর সারি সংখ্যা সমান হতে হবে। A (m × n) এবং B (n × r) হলে AB এর ক্রম m × r।

AB বের হলেও BA বের না-ও হতে পারে। BA এর জন্য B এর কলাম সংখ্যা r আর A এর সারি সংখ্যা m সমান হতে হয়। সমান না হলে BA নির্ণয় করা যায় না।

ভিতরের দুই সংখ্যা মেলে? সংখ্যা বদলাও

গুণ হবে কি, ক্রম কত?

প্রথম চারটা বইয়ের উদাহরণ। নিজের সংখ্যা লিখলে সেটা কোথাও যাচ্ছে না, খাতাটা তোমার।

২. একটা ভূক্তি কীভাবে বানাই

AB এর (i, j)-তম ভূক্তি পেতে A এর i-তম সারির ভূক্তিগুলোকে B এর j-তম কলামের অনুরূপ ভূক্তি দিয়ে গুণ করো, তারপর যোগ করো। A = [[২, ২, −৩], [৫, ০, ২], [২, −১, ১]] আর B = [[৩, −১, ২], [৪, ২, ৫], [১, −৩, −৪]] নিলে (১, ২)-তম ভূক্তি = ২(−১) + ২·২ + (−৩)(−৩) = ১১। আর (২, ৩)-তম ভূক্তি = ৫·২ + ০·৫ + ২(−৪) = ২।

পুরোটা করলে AB = [[১১, ১১, ২৬], [১৭, −১১, ২], [৩, −৭, −৫]]। নিচের ছকে AB এর ঘরে ঘরে ট্যাপ করে মিলিয়ে নাও।

ঘর পূরণ করো গুণফলের ঘরে ট্যাপ করো

সারি × কলাম

হাতে আঁকা ছক। সংখ্যাগুলো বইয়ের, প্রতিটা ঘর সারি ধরে কলাম বেয়ে হিসাব করা।

উদাহরণ-২ এ A = [[১, ২], [৩, ৪], [০, ১]] (৩ × ২), B = [[৪, ৩], [২, ১]] আর C = [[১, ২], [২, ৩]]। তখন AB = [[৮, ৫], [২০, ১৩], [২, ১]] আর BC = [[১০, ১৭], [৪, ৭]]। কিন্তু B এর কলাম ২, A এর সারি ৩। মেলে না, তাই BA নির্ণয় সম্ভব নয়।

৩. AB আর BA এক নয়

নিয়মটা পড়ার আগে নিজে দেখো। A একই রেখে B বদলাও, আর AB আর BA পাশাপাশি রেখে মেলাও। যে ভূক্তি আলাদা, সেটা লাল।

পাশাপাশি B বদলাও

AB আর BA, একসাথে

B = I আর B = A আমাদের নিজের বাছাই, তুলনার জন্য।

সাধারণত AB ≠ BA। ম্যাট্রিক্সের গুণে বিনিময় বিধি খাটে না। A = [[১, ৬], [−৩, ৫]] আর B = [[৪, ০], [২, −১]] হলে AB = [[১৬, −৬], [−২, −৫]], কিন্তু BA = [[৪, ২৪], [৫, ৭]]।

তবে কখনো কখনো AB = BA = I হয়ে যায়। A = [[৩, −৪, ২], [−২, ১, ০], [−১, −১, ১]] আর B = [[১, ২, −২], [২, ৫, −৪], [৩, ৭, −৫]] এর জন্য AB = BA = I₃।

বিনিময় হয়? জোড়া, তারপর বাক্স

AB = BA হয় কি?

একটা জোড়া ধরো, তারপর বাক্সে ছাড়ো। সাধারণত বিনিময় হয় না।

৪. সহযোজন, সারি আর কলাম, একক ম্যাট্রিক্স

গুণে সহযোজন বিধি খাটে: (AB)C = A(BC)। উদাহরণ-৩ এ A = [[১, −১], [০, ২]], B = [[১, ৩, ০], [২, ০, ১]], C = [[২], [৩], [৪]]। তাহলে AB = [[−১, ৩, −১], [৪, ০, ২]] আর (AB)C = [[৩], [১৬]]। অন্যদিকে BC = [[১১], [৮]] আর A(BC) = [[৩], [১৬]]। দুই পথেই একই উত্তর।

সারি ম্যাট্রিক্স (১ × n) গুণ কলাম ম্যাট্রিক্স (n × ১) হয় ১ × ১ ম্যাট্রিক্স। আর কলাম গুণ সারি হয় n × n ম্যাট্রিক্স। যেমন [৩, ২, −১] × [[৪], [৩], [৮]] = [১০], আর [[৩], [৯], [০]] × [১, ২, ৫] = [[৩, ৬, ১৫], [৯, ১৮, ৪৫], [০, ০, ০]]।

একাধিক ম্যাট্রিক্সের রাশিতে ক্রম মিলিয়ে ধাপে ধাপে এগোও। A (৪ × ৫), B (৫ × ৪), C (৪ × ২) হলে Aᵗ হয় ৫ × ৪ আর B ও ৫ × ৪, তাই Aᵗ + B হয় ৫ × ৪। তারপর (Aᵗ + B)C এর ক্রম ৫ × ২। ওপরের যন্ত্রে চার নম্বর উদাহরণটা বেছে মিলিয়ে নাও।

I একক ম্যাট্রিক্স হলে AI = IA = A আর I² = I। তাই A = I₃ হলে A² + ২A = I + ২I = ৩A।

৫. ম্যাট্রিক্সের ঘাত আর বহুপদী

ঘাত মানে বারবার গুণ। × A চাপো, A থেকে A², তারপর A³। A² এ পৌঁছালে দেখো A² + ২A − ১১I কী দাঁড়ায়।

ঘাতের সিঁড়ি × A চাপো

A, A², A³

ম্যাট্রিক্সের বহুপদী f(A) বের করতে ধ্রুবক পদকে I এর গুণিতক করে লিখতে হয়। A = [[৩, ২], [৫, −১]] হলে A² − ৫A + ৬I = [[১৯, ৪], [১০, ১১]] − [[১৫, ১০], [২৫, −৫]] + [[৬, ০], [০, ৬]] = [[১০, −৬], [−১৫, ২২]]। ধ্রুবক পদ ৬ কে লিখতে হলো ৬I।

ধ্রুবক পদে I বসাও উদাহরণ বেছে নাও

f(A) বের করি

প্রথম তিনটা বইয়ের উদাহরণ। নিজের সংখ্যা লিখলে সেটা কোথাও যাচ্ছে না, খাতাটা তোমার।

A = [[১, ২], [৪, −৩]] হলে A² = [[৯, −৪], [−৮, ১৭]], A³ = [[−৭, ৩০], [৬০, −৬৭]] আর A² + ২A − ১১I = ০। আবার A = [[১, ২], [৩, −৪]] এ A² = [[৭, −৬], [−৯, ২২]], A³ = [[−১১, ৩৮], [৫৭, −১০৬]] ও A² + ৩A − ১০I = ০। যন্ত্রে দুটোই বেছে মিলিয়ে নাও।

(A + B)² = A² + AB + BA + B²। AB আর BA সমান না-ও হতে পারে, তাই এটাকে A² + ২AB + B² লেখা যায় না। A = [[১, −১], [−১, ১]] আর B = [[−১, ১], [১, −১]] নিলে A + B = ০ আর B² = A²। তাই (A + B)² = ০ = A² − B²।

৬. বইয়ের লাভের হিসাব, আর অজানা বের করা

উদাহরণ-৫(খ) এ লাভ ম্যাট্রিক্স P = বিক্রয়মূল্য − খরচ = [৩৮, ২২, ৬২] − [২৭, ১৪, ৩৯] = [১১, ৮, ২৩]। বিক্রির ম্যাট্রিক্স B = [[২, ৫, ৩], [৬, ৭, ৫], [৫, ৩, ৪]], যার সারি জগ, মগ, বালতি আর কলাম ঢাকা, চট্টগ্রাম, বরিশাল। তাহলে PB = [১৮৫, ১৮০, ১৬৫]। দৈনিক মোট লাভ ৫৩০ টাকা, আর জুন মাসে ৩০ × ৫৩০ = ১৫৯০০ টাকা।

গুণফল দেওয়া থাকলে অজানা বের করা যায়। [[x, ৩], [−২, y]] × [[২], [৫]] = [[০], [০]] হলে সারি × কলামে ২x + ১৫ = ০ আর −৪ + ৫y = ০। তাই x = −১৫/২ আর y = ৪/৫।

৭. মিলিয়ে দেখো

তিনটা প্রশ্ন, পরীক্ষার ধাঁচে। প্রথমটায় ক্রম মেলাও।

মিলিয়ে দেখো একটা উত্তর বেছে নাও

প্রশ্ন ১

দুটি ম্যাট্রিক্স A ও B এর মাত্রা যথাক্রমে p × q এবং n × r হলে, AB নির্ণয়ের শর্ত কোনটি?

দ্বিতীয়টায় সারি আর কলাম ধরে হিসাব করো।

মিলিয়ে দেখো একটা উত্তর বেছে নাও

প্রশ্ন ২

A ও B ম্যাট্রিক্সের ক্রম যথাক্রমে 5 × 3 ও 3 × 4 হলে AB ম্যাট্রিক্সের ক্রম কোনটি?

শেষটায় চিহ্নের দিকে খেয়াল রেখো।

মিলিয়ে দেখো একটা উত্তর বেছে নাও

প্রশ্ন ৩

A = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]], B = [[7], [8], [9]] হলে AB এর ক্রম কত?

পুরো নোটটা ছয়টা কার্ডে।

নোট থেকে কাটা উল্টে দেখো

ছয়টা কার্ড

প্রশ্নAB নির্ণয়ের শর্ত কী এবং A (m × n), B (n × r) হলে AB এর ক্রম কত?
উত্তরA এর কলাম সংখ্যা = B এর সারি সংখ্যা; ক্রম m × r।
প্রশ্নম্যাট্রিক্সের গুণে বিনিময় বিধি (AB = BA) কি সবসময় খাটে?
উত্তরনা; সাধারণত AB ≠ BA।
প্রশ্নA = [[3, −4, 2], [−2, 1, 0], [−1, −1, 1]], B = [[1, 2, −2], [2, 5, −4], [3, 7, −5]] এর AB ও BA কী?
উত্তরদুটিই I₃।
প্রশ্নA = [[1, −1], [0, 2]], B = [[1, 3, 0], [2, 0, 1]], C = [[2], [3], [4]] হলে (AB)C কত?
উত্তরAB = [[−1, 3, −1], [4, 0, 2]], (AB)C = [[3], [16]] = A(BC)।
প্রশ্নA = [[3, 2], [5, −1]] হলে A² − 5A + 6I কত?
উত্তর[[10, −6], [−15, 22]]
প্রশ্ন(A + B)² কে A² + 2AB + B² লেখা যায় না কেন?
উত্তর(A + B)² = A² + AB + BA + B², আর AB ≠ BA হতে পারে।

সূত্র: উচ্চতর গণিত ১ম পত্র, একাদশ-দ্বাদশ শ্রেণি (এনসিটিবি), অধ্যায় ১ “ম্যাট্রিক্স ও নির্ণায়ক”, অনুচ্ছেদ ১.২।