Pertemuan7 Rank

RUANG BARIS, RUANG KOLOM, DAN RUANG KOSONG

VEKTOR BARIS DAN KOLOM a11 a12 ...a1 DEFINISI:  a21 a22 ...a2  Untuk suatu matriks mxn,  A  : : :  a 1 a 1 ...a Vektor-vektor r 1 a11 a12 ... a1 

n

m



r 

2



m

n

mn

     

n



a

21

:

a

22

... a2

n



:

r 

m





a

m1

a

m2

...a

mn



Dalam Rn yang dibentuk dari baris-baris A disebut vektor-vektor baris dari A

VEKTOR BARIS DAN KOLOM DEFINISI: Dan vektor-vektor

a11  a12  a  a  21  22    , c2  , ...c c1  :  :      a 2  a 2 

n

m

m

a1 a 2   :  a

n

n

mn

Dalam Rn yang dibentuk dari kolom-kolom A disebut vektor-vektor kolom dari A

     

VEKTOR BARIS DAN KOLOM Contoh:

2 1 Untuk suatu matriks mxn,  A   3  1 Vektor-vektor baris dari A

0



4

 1 0 r   3  1 4 r 1  2 2

Vektor-vektor kolom dari A

 2 1  0 c1   , c2    , c3    3  1 4 

VEKTOR BARIS DAN KOLOM Definisi: Jika A adalah suatu matriks mxn, maka subruang dari Rn yang terentang oleh vektor-vektor baris dari A disebut ruang baris dari A, dan subruang dari Rm yang terentang oleh vektor-vektor kolom disebut ruang kolom dari A. Ruang penyelesaian dari sistem persamaan homogen Ax = 0, yang merupakan suatu sub ruang dari Rn, disebut ruang kosong dari A

DIMENSI Teorema: Jika A adalah sembarang matriks, ruang baris dan ruang kolom dari A mempunyai dimensi yang sama Definisi: Dimensi bersama dari ruang baris dan ruang kolom dari suatu matriks A disebut Peringkat/rank dari A, dinyatakan rank(A); dimensi dari ruang kosong A disebut kekosongan dari A dinyatakan Kekosongan(A)

PERINGKAT DAN KEKOSONGAN Contoh: Cari peringkat dan kekosongan dari matriks,

 1 2  3 7  A    2 5   4 9

 3  2 0 1 4  2 4 6 1  2 4 4 7  0

4

5

PERINGKAT DAN KEKOSONGAN Penyelesaian: Bentuk baris eselon tereduksi dari A adalah,

   A     

 4  28  37 13   0 1  2  12  16 5  0 0 0 0 0 0  0 0 0 0 0 0

1 0

Karena ada 2 baris tak nol (atau secara ekuivalen dua utama 1) maka ruang baris dan ruang kolom keduanya berdimensi 2, sehingga rank(A) = 2

PERINGKAT DAN KEKOSONGAN Penyelesaian: Untuk mencari kekosongan dari A, harus dicari dimensi dari ruang penyelesaian dari sistem persamaan linear Ax=0. Sehingga: x1-4x3-28x4-37x5+13x6=0 x2-2x3-12x4-16x5+5x6=0

PERINGKAT DAN KEKOSONGAN Atau dengan menyelesaikan peubah utama: x1=4x3+28x4+37x5-13x6 x2=2x3+12x4+16x5-5x6 Penyelesaian umum: x1=4r+28s+37t-13u x2=2r+12s+16t-5u x3 = r x4 = s x5 = t x6 = u

PERINGKAT DAN KEKOSONGAN Atau ekuivalen dengan  x1  x  2  x3   x4  x5   x6

 2 28 37   13          4 12 16 5            1  0  0  0    r    s    t    u   0 1 0 0           0  0  1  0            0  0  0  1 

Empat vektor pada ruang kanan membentuk basis untuk ruang penyelesaian, sehingga kekosongan(A) = 4.

PERINGKAT DAN KEKOSONGAN Teorema: Jika A adalah sembarang matriks, maka rank(A) = rank(AT) Teorema dimensi untuk matriks: Jika A adalah suatu matriks dengan n kolom, maka: rank(A) + kekosongan(A) = n

PERINGKAT DAN KEKOSONGAN Teorema: Jika A adalah matriks mxn, maka: a) Rank(A) = jumlah peubah bebas dalam penyelesaian Ax = 0 b) Kekosongan(A) = jumlah parameter dalam penyelesaian dari Ax = 0.

MATRIKS ORTOGONAL Matriks real A disebut matriks ortogonal jika A T = A-1, yaitu jika AAT = ATA = I Jadi A haruslah matriks bujursangkar dan dapat dibalik Teorema: Misalnya A adalah matriks real, maka pernyataan berikut adalah benar a)

A adalah ortogonal

b)

Baris-baris A membentuk himpunan ortonormal

c)

Kolom-kolom A membentuk himpunan ortonormal