-
บางทีสิ่งที่น่าสนใจกว่าการหาอินเวอร์สของเมทริกซ์
-
คือการหาว่าเมื่อไหร่อินเวอร์สของเมทริกซ์
-
จะไม่มีอยู่ หรือนิยามไม่ได้
-
และเมทริกซ์จัตุรัสที่ไม่มีอินเวอร์ส หรือ
-
นิยามอินเวอร์สไม่ได้ เราเรียกมันว่า ซิงกูลาร์เมทริกซ์ (singular matrix)
-
ลองคิดดูว่าซิงกูลาร์เมทริกซ์หน้าตา
-
เป็นอย่างไร และเกิดอะไรขึ้นกับปัญหาต่าง ๆ
-
ที่เราได้แก้โดยใช้เมทริกซ์
-
หากผมมีเมทริกซ์ขนาด 2 คูณ 2 เพื่อให้
-
เป็นตัวอย่างง่าย ๆ
-
แต่ที่จริงมันนิยามสำหรับเมทริกซ์จัตุรัสขนาดใด ๆ
-
งั้นลองเอาเมทริกซ์ขนาด 2 คูณ 2 มา
-
และมีองค์ประกอบคือ a,b, c และ d
-
อินเวอร์สของเมทริกซ์นั่นคืออะไร
-
หวังว่านี่คงเริ่มเป็นเรื่องธรรมดาของคุณแล้ว
-
มันคือ 1 ส่วนดีเทอร์มีแนนต์ของ a คูณแอดจอยต์ของ a
-
ในกรณนี้นี้ คุณก็สลับสองเทอมนี่
-
จะได้ d กับ a
-
และคุณก็ใส่เครื่องหมายลบให้สองเทอมนี้
-
ดังนั้นคุณจะได้ลบ c กับลบ b
-
คำถามของผมคือว่า อะไรทำให้ทั้งพจน์นี้
-
นิยามไม่ได้
-
ไม่สำคัญว่าผมมีเลขอะไรบ้าง หากผมมี
-
เลขที่ทำให้มันนิยามได้ คุณก็
-
แค่สลับที่มันหรือใส่เครื่องหมายลบ มันไม่ได้
-
เปลี่ยนส่วนนี้ของพจน์
-
แต่มันมีปัญหาแน่ถ้าเราพยายามหาร
-
ด้วย 0 ตรงนี้
-
หากดีเทอร์มีแนนต์ของเมทริกซ์ A ใช้ไม่ได้
-
นั่นคือ A อินเวอร์สนั้นนิยามไม่ได้ ก็ต่อเมื่อ -- ในคณิตศาสตร์
-
บางครั้งเขาเขียนว่า if แบบมี f สองตัว -- ก็ต่อเมื่อ
-
ดีเทอร์มีแนนต์ของ A เท่ากับ 0
-
วิธีมองอีกอย่างคือว่า หากดีเทอร์มีแนนต์ของเมทริกซืใด
-
เท่ากับ 0 เมทริกซ์นั้นจะเป็นซิงกูลาร์เมทริกซ์
-
คือ ไม่มีอินเวอร์ส หรืออินเวอร์สนิยามไม่ได้
-
ลองคิดในแง่ของหลักการ อย่างน้อย
-
ก็ในปัญหาที่เราเห็นไป ว่าดีเทอร์มีแนนต์เป็น 0
-
หมายถึงอะไร และลองดูว่าเราพอจับหลัก
-
ว่าทำไมมันถึงไม่มีอินเวอร์สได้ไหม
-
แล้วดีเทอร์มีแนนต์เป็น 0 คืออะไร
-
ในกรณีนี้ ดีเทอร์มีแนนต์ของเมทริกซ์ขนาด 2 คูณ 2 คืออะไร
-
ดีเทอร์มีแนนต์ของ A เท่ากับเท่าไหร่
-
มันเท่ากับ ad ลบ bc
-
ดังนั้นหากเมทริกซ์เป็นซิงกูลาร์ หรือไม่มีอินเวอร์ส ก็เมื่อ
-
พจน์นี้มีค่าเท่ากับ 0
-
ขอผมเขียนไว้ตรงนี้
-
ดังนั้นหาก ad เท่ากับ bc -- หรือเราจัดโน่นนี่
-
จนเราบอกได้ว่า ถ้า a/b เท่ากับ c/d -- ผมแค่หาร
-
ทั้งสองข้างด้วย b แล้วหารทั้งสองข้างด้วย d -- ดังนั้นห
-
หากอัตราส่วน a:b เท่ากับอัตราส่วน c:d จะได้ว่า
-
เมทริกซ์ไม่มีอินเวอร์ส
-
หรือเราอาจเขียนพจน์นี้อีกแบบ หาก a/c -- หากผม
-
หารทั้งสองข้างด้วย c แล้วหารทั้งสองข้างด้วย d --
-
เท่ากับ b/d
-
หรืออีกวิธีที่ใช้บอกว่าเมทริกซ์นี่เป็นซิงกูลาร์หรือเปล่า คือ หาก --
-
มันก็เหมือนเดิม
-
หากนี่เป็นจริง อันนี้ก็เป็นจริงด้วย
-
มันเหมือนกันหมด
-
แค่จัดตัวเลขนิดหน่อย
-
แต่หากอัตราส่วน a:c เท่ากับอัตราส่วน b:d คุณอาจ
-
ลองคิดว่าทำไมมันถึงเหมือนกัน
-
อัตราส่วน a:b เหมือนกับอัตราส่วน
-
c:d
-
แต่ช่างเถอะ ผมอยากให้คุณงง
-
แต่ลองมาคิดว่ามันแปลว่าอะไร
-
ในแง่ของปัญหาที่เราได้เจอมา
-
สมมุติว่าเราอยากดูปัญหา -- สมมุติ
-
ว่าเรามีเมทริกซ์นี้แสดงปัญหาระบบ
-
สมการเชิงส้น
-
ที่จริง นี่น่าจะเป็นอันใดอันหนึ่ง
-
ผมมี a,b,c,d คูณ x,y เท่ากับ
-
เลขอีกสองตัวที่เรายังไม่ได้ใช้ คือ e กับ f
-
ดังนั้นหากเรามีสมการเมทริกซ์นี้แทน
-
ปัญหาสมการเชิงเส้น และปัญหาสมการเชิงเส้น
-
หมายถึง a คูณ x บวก b คูณ y เท่ากับ e
-
กับ c คูณ x บวก d คูณ y เท่ากับ f
-
เราอยากรู้ว่ามันตัดกันตรงไหน
-
นั่นจะเป็นคำตอบ คือ เวกเตอร์คำตอบ
-
ของสมการนี้
-
และ เพื่อให้เข้าใจภาพเส้นตรงสองเส้น
-
นี้ ลองเขียนมัน
-
ในรูปของความชัน และจุดตัดแกน y
-
นี่จะกลายเป็นอะไร
-
ในกรณีนี้ y เท่ากับอะไร
-
y จะเท่ากับ ลบ a/b x บวก e/b
-
ผมข้ามขั้นไปหลายอย่าง
-
แต่คุณแค่ลบ ax ทั้งสองข้าง
-
แล้วจึงหารทั้งสองข้างด้วย b แล้วก็ได้มันมา
-
จากนั้นสมการนี้ หากคุณใช้รูปเดียวกัน
-
แค่แก้หา y
-
คุณจะได้ y เท่ากับ ลบ c/d x บวก f/d (ไม่ใช่ y)
-
ทีนี้ลองคิดดู
-
ผมน่าจะเปลี่ยนสีเพราะมันดู --
-
ลองคิดว่าสมการสองเส้นนี้จะเป็นอย่างไร
-
หากนี่เป็นจริง
-
และเราบอกว่าหากนี่เป็นจริง เราจะได้ดีเทอร์มีแนนต์เป็นศูนย์
-
และทำให้นี่เป็นซิงกูลาร์เมทริกซ์ และไม่มีอินเวอร์ส
-
และเมื่อมันไม่มีอินเวอร์ส คุณก็แก้สมการนี้ไม่ได้
-
โดยการคูณทั้งสองข้างด้วยอินเวอร์ส เพราะ
-
อินเวอร์สไม่มีจริง
-
ลองคิดกัน
-
หากมันเป็นจริง เราไม่มีดีเทอร์มีแนนต์ แต่
-
มันหมายถึงอะไรในแง่ของสมการพวกนี้
-
หาก a/b เท่ากับ c/d เส้นตรงสองเส้นนี้
-
จะมีความชันเท่ากัน
-
มันมีความชันเท่ากัน
-
ดังนั้นหากสองเทอมนี้ต่างกัน เราบอก
-
อะไรเกี่ยวกับมันได้บ้าง
-
หากเส้นตรงมีความชันเท่ากัน และมีค่าตัดแกน y
-
ต่างกัน มันจะขนานกัน และ
-
ไม่มีทางตัดกัน
-
งั้นผมจะวาดมัน แค่ให้เห็น -- เส้นบนนี่ --
-
มันไม่จำเป็นต้องเป็นบวก แต่เพราะมันมีเครื่องหมาย
-
ลบ ผมจะวาดให้ความชันเป็นลบแล้วกัน
-
นี่คือเส้นตรงเส้นแรก
-
และค่าตัดแกน y เท่ากับ e/b
-
นั่นคือเส้นตรงนี่ตรงนี้
-
จากนั้นเส้นตรงที่สอง -- ขอผมเขียนอีกสีนึง -- ผม
-
ไม่รู้ว่ามันจะอยู่ข้างบนหรือข้างล่างเส้นนั้น แต่
-
มันต้องขนานกัน
-
มันจะออกมาอย่างนี้
-
และค่าตัดแกน y นั่น -- นี่คือเส้นตรงนี้ --
-
ค่าตัดแกน y ของเส้นนั้นจะเป็น f/d (ไม่ใช่ y)
-
ดังนั้นหาก e/b กับ f/d ไม่เท่ากัน แต่ทั้งคู่
-
มีสมการแบบเดียวกัน มันจะขนาน
-
และไม่ตัดกัน
-
นั่นคือมันไม่มีคำตอบ
-
หากมีคนบอกคุณ -- ตามวิธีเดิมที่คุณใช้
-
ไม่ว่าจะเป็นการแทนค่า หรือการ
-
บวกหรือลบระบบสมการ -- คุณ
-
จะไม่สามารถหาคำตอบคือจุด
-
ที่เส้นตรงตัดกันได้ หาก a/b เท่ากับ c/d
-
วิธีนึงในการมองซิงกูลาร์เมทริกซ์คือว่า คุณ
-
มีเส้นขนานอยู่
-
จากนั้นคุณอาจบอกว่า เฮ้ แซล แต่เส้นตรงสองเส้นนี่
-
ตัดกันหาก e/b เท่ากับ f/d (ไม่ใช่ y)
-
แต่หากนี่กับนี่เท่ากัน มันจะ
-
กลายเป็นเส้นตรงเดียวกัน
-
ทีนี้มันไม่ใช่แค่ตัดกัน แต่มัน
-
ตัดกันนับครั้งไม่ถ้วน
-
แต่คุณจะไม่มีคำตอบเดียว
-
คุณจะไม่ได้คำตอบเดียวจากสมการนี้
-
มันอาจเป็นจริงสำหรับทุกค่า x และ y
-
ดังนั้นคุณอาจมองว่า เมื่อคุณใช้เมทริกซ์
-
ในปัญหานี้
-
เมทริกซ์นั้นซิงกูลาร์ หากเส้นตรงสองเส้นที่แทนได้ด้วย
-
เมทริกซ์นี้ มันขนานกัน หรือ
-
มันเป็นเส้นตรงเดียวกัน
-
มันขนานกัน และไม่ตัดกันเลย
-
หรือมันเป็นเส้นเดียวกัน และตัดกัน
-
นับครั้งไม่ถ้วน
-
และมันพอเข้าใจได้ว่า A อินเวอร์ส
-
นิยามไม่ได้ในกรณีนี้
-
ทีนี้ลองคิดในแง่ของ linear combination
-
ของเวกเตอร์บ้าง
-
นั่นไม่ใช่ที่ผมอยากใช้ งั้นลบเลย
-
ตอนที่เราคิดปัญหาเรื่อง linear
-
combination ของเวกเตอร์ เราคิดถึงมันอย่างนี้
-
นี่คือ เวกเตอร์ a c คูณ x บวก
-
เวกเตอร์ b d คูณ y เท่ากับเวกเตอร์ e f
-
ลองคิดดูหน่อย
-
เราบอกว่า มันมีการผสมกันระหว่างเวกเตอร์ ac
-
กับเวกเตอร์ bd ให้ได้เท่ากับเวกเตอร์ ef หรือเปล่า
-
แต่หากเราบอกว่า เราไม่มีอินเวอร์สตรงนี้
-
เรารู้ว่าเป็นเพราะดีเทอร์มีีแนนต์เท่ากับ 0
-
และหากดีเทอร์มีแนนต์เป็น 0 เราก็รู้ว่าในกรณีนี้
-
a/c ต้องเท่ากับ b/d
-
a/c เท่ากับ b/d
-
แล้วมันบอกอะไรเรา
-
ขอผมวาดมันหน่อย
-
บางทีตัวเลขอาจช่วยได้ตรงนี้
-
ผมว่าคุณคงพอเข้าใจ
-
ผมจะวาดในจตุภาคแรกพอ
-
ผมสมมุติว่าเวกเตอร์ทั้งสองอยู่ในจตุภาคแรก
-
ขอผมวาดหน่อย
-
เวกเตอร์ a c
-
สมมุติว่านี่คือ a
-
ขอผมใช้อีกสีนึง
-
ผมจะวาดเวกเตอร์ a c
-
หากนี่คือ a นี่คือ c เวกเตอร์ a c
-
ก็จะหน้าตาแบบนี้
-
ขอผมวาดหน่อย
-
ผมอยากให้มันเนี๊ยบ
-
เวกเตอร์ a c เป็นแบบนี้
-
จากนั้นเรามีลูกศร
-
แล้วเวกเตอร์ b d เป็นอย่างไร
-
เวกเตอร์ b d -- ผมวาดมัน
-
ตรงไหนก็ได้ตามใจ
-
แต่เราสมมุติว่ามันไม่่มีเดริเวทีฟ -- โทษที
-
ไม่มีดีเทอร์มีแนนต์
-
ผมพูดว่าเดรีเวทีฟตลอดเลยหรือเปล่านี่ย
-
คงไม่นะ
-
เราสมมุติว่าดีเทอร์มีแนนต์
-
เท่ากับศูนย์สำหรับเมทริกซ์นี้
-
ดังนั้นหากมันไม่มีดีเทอร์มีแนนต์ เรารู้ว่า
-
a/c เท่ากับ b/d
-
หรือวิธีมองอีกอย่างคือว่า c/d เท่ากับ a/b
-
แต่สิ่งที่มันบอกเราคือว่า เวกเตอร์ทั้งสอง
-
นั้นมีความชันเท่ากัน
-
หากทั้งคู่เริ่มต้นที่จุด 0 มันจะออก
-
มาตามทิศเดียวกัน
-
มันอาจมีขนาดต่างกัน แต่มันจะ
-
ชี้ทิศเดียวกัน
-
ดังนั้นหากนี่คือจุด b และนี่จุด d เวกเตอร์ b d
-
จะอยู่ตรงนี้
-
หากคุณไม่เข้าใจ ลองคิดอีกหน่อย
-
ว่าทำไมเวกเตอร์สองอันนี้ ถึงชี้
-
ไปในทิศเดียวกัน
-
เวกเตอร์ทั้งสองก็เลยทับกัน
-
มันจะมีทิศเดียวกันเวกเตอร์นี้ แต่
-
มันอาจมีขนาดต่างกันไป
-
มันอาจมีขนาดเท่ากันก็ได้
-
คำถามให้คุณคือว่า เวกเตอร์ e f เราไม่รู้ว่า
-
เวกเตอร์ ef อยู่ไหน
-
ลองเลือกจุดตามใจ
-
สมมุติว่านี่คือ e และนี่คือ f
-
ดังนั้นนี่คือเวกเตอร์ e f ตรงนี้
-
ขอผมใช้อีกสีนึง
-
เวกเตอร์ e f สมมุติว่ามันอยู่นี่
-
คำถามให้คุณคือว่า หากเวกเตอร์สองตัวนี่
-
อยู่ในทิศเดียวกัน
-
อาจมีขนาดต่างกัน
-
มันมีวิธีที่คุณจะบวกหรือลบส่วนผสม
-
ระหว่างเวกเตอร์สองตัวนี้ ให้เท่ากับเวกเตอร์นี้ไหม
-
ไม่ได้ คุณสามารถย่อขยายเวกเตอร์แล้วบวกกัน
-
แต่ที่คุณทำก็แค่เลื่อนไปตามเส้นตรงนี้
-
คุณสามารไปยังเวกเตอร์อื่นได้
-
มันมีเวกเตอร์พวกนี้เยอะแยะ
-
แต่เพราะมันมีทิศเดียวกันหมด คุณ
-
จึงไม่สามารถหากเวกเตอร์ที่ทิศต่างออกไปได้
-
ดังหนั้นหากเวกเตอร์นี้อยู่ในทิศที่ต่างไป มันจะไม่มี
-
คำตอบ
-
หากเวกเตอร์นี้เกิดมีทิศเดียวกับ
-
อันนี่ มันจะมีคำตอบ โดยคุณแค่
-
ย่อขยายเจ้าพวกนี้
-
ที่จริง มันมีคำตอบนับไม่ถ้วนสำหรับ
-
ค่า x และ y
-
แต่ถ้าเวกเตอร์ต่างกันแม้เพียงเล็กน้อย ในแง่
-
ของทิศทาง มันจะไม่มีคำตอบ
-
มันไม่มีการผสมระหว่างเวกเตอร์นี้กับเวกเตอร์นี้
-
ที่รวมกันแล้วได้อันนี้พอดี
-
คุณอาจต้องคิดสักหน่อย
-
บางทีมันอาจชัดเจนแล้ว
-
แต่วิธีคิดอีกอย่างคือว่า ตอนคุณพยายาม
-
บวกเวกเตอร์ กับเวกเตอร์อื่นใด ในการ
-
เลื่อนที่ไปในทิศนั้น คุณต้องมีทิศหนึ่งนิดหน่อย
-
แล้วก็อีกทิศนึงนิดหน่อย เพื่อ
-
ไปยังอีกเวกเตอร์นึง
-
และหากเวกเตอร์ตั้งต้นของคุณมีทิศ
-
เดียวกัน มันไม่มีทางที่จะได้ทิศที่ต่างออกไป
-
เอาล่ะ ผมเริ่มอธิบายวกวน
-
ไปแล้ว
-
แต่หวังว่าคุณคงพอเข้าใจ
-
ตอนนี้ คุณรู้แล้วว่าซิงกูลาร์เมทริกซ์คืออะไร
-
คุณรู้ว่ามันคือ ตอนที่คุณหาอินเวอร์สไม่ได้
-
คุณรู้ว่าหากดีเทอร์มีแนนต์เท่ากับ 0 คุณจะ
-
หาอินเวอร์สไม่ได้
-
และหวังว่า -- และนี่คือจุดประสงค์ทั้งหมดของ
-
วิดีโอนี้ -- คือคุณพอรู้ว่าทำไมถึงเป็นอย่างนั้น
-
เพราะหากคุณดูปัญหาเวกเตอร์ มันไม่มี
-
วิธีที่คุณจะหา -- ถ้าหากไม่มีคำตอบเลย
-
ก็มีคำตอบนับไม่ถ้วน ในการหาส่วนผสมของเวกเตอร์
-
ที่รวมกันแล้วได้อีกเวกเตอร์นึง
-
และเป็นก็เหมือนกันในกรณีที่เราหา
-
จุดตัดระหว่างเส้นตรงสองเส้น
-
หากมันไม่ขนานกัน หรือเป็นเส้นตรงเดียวกัน คำตอบ
-
จะเท่ากับ 0
-
เอาล่ะ แล้วพบกันใหม่ในวิดีโอหน้าครับ