-
คราวนี้ผมจะแสดงวิธีโปรดของผมในการหา
-
อินเวอร์สของเมทริกซ์ขนาด 3 คูณ 3
-
และที่จริงผมคิดว่ามันสนุกกว่ากันเยอะ
-
และคุณจะมีโอกาสพลาดน้อยลง
-
แต่หากผมจำไม่ผิดในวิชาพีชคณิต 2 เขาไม่ได้
-
สอนวิธีนี้ในพีชคณิต 2
-
นั่นคือสาเหตุที่ผมสอนอีกวิธีก่อนหน้านี้
-
แต่ลองดูวิธีนี้กัน
-
และในวิดีโอหน้า ผมจะบอกคุณว่าทำไมมันถึงใช้ได้
-
เพราะมันสำคัญเสมอ
-
ในพีชคณิตเชิงเส้น นี่คือหนึ่งในไม่กี่เรื่องที่
-
ผมว่ามันสำคัญมากที่จะรู้วิธีทำ
-
ก่อน จากนั้นค่อยมาเรียนว่าทำไมถึงเป็นเช่นนั้น
-
เพราะวิธีการ มันคล่องตัวกว่ามาก
-
มันใช้แค่เลขคณิตพื้นฐาน
-
เป็นส่วนใหญ่
-
แต่สาเหตุที่มันใช้ได้ มันลึกกว่ามาก
-
ผมจึงเก็บไว้ในวิดีโอต่อ ๆ ไป
-
คุณมักจะคิดถึงสิ่งต่าง ๆ ลึกซึ้งขึ้นตอน
-
คุณเริ่มมั่นใจว่าอย่างน้อยคุณเข้าใจว่ามันทำ อย่างไร
-
เอาล่ะ ลองกลับมาดูเมทริกซ์เดิมของเรา
-
มันคือเมทริกซ์เดิมที่
-
ผมทำในวิดีโอที่แล้วใช่ไหม
-
มันคือ 1,0,1,0,2,1,1,1,1
-
และเราอยากหาอินเวอร์สของเมทริกซ์นี้
-
นี่คือสิ่งที่เราจะทำ
-
มันเรียกว่า Gauss-Jordan elimination เป็นวิธีหา
-
อินเวอร์สของเมทริกซ์
-
และวิธีทำคือ -- มันอาจดูเหมือนเวทมนตร์
-
มันอาจดูเหมือนวิชาหมอผี แต่ผมว่า
-
คุณจะเห็นในวิดีโอหน้าว่ามันเข้าใจได้ไม่ยาก
-
วิธีทำคือเราจะเพิ่มเติมเมทริกซ์นี้
-
เพิ่มเติมนี่หมายความอย่างไร
-
มันหมายถึง เราจะเพิ่มอะไรบางอย่างเข้าไป
-
ผมจะวาดเส้นแบ่ง
-
บางคุณก็ไม่วาด
-
แต่หากผมวาดเส้นแบ่งตรงนี้
-
ผมจะใส่อะไรลงไปอีกฝั่งนึง
-
ผมจะใส่ identity matrix ขนาดเท่ากันลงไป
-
นี่มีขนาด 3 คูณ 3 งั้นผมก็ใส่ identity matrix ขนาด 3 คูณ 3 ลงไป
-
ดังนั้นมันคือ 1,0,0,0,1,0,0,0,1
-
ใชได้แล้ว แล้วเราจะทำอะไรต่อ
-
ที่ผมจะทำต่อไปคือ โอเปอเรชันของแถว (row operations)
-
ง่าย ๆ ไปเรื่อย ๆ
-
ผมจะบอกคุณว่าโอเปอเรชันของแถว
-
พวกนี้คืออะไร
-
แต่เมื่อไหร่ก็ตามที่ผมทำอะไรกับแถวนี้ ผมต้องทำ
-
กับแถวที่คู่กันนี้ด้วย
-
และเป้าหมายผมคือทำโอเปอเรชัน
-
ต่าง ๆ ทางซ้าย
-
และแน่นอน ต้องทำทางขวา
-
แบบเดียวกัน จนกระทั่งผมได้ identity
-
matrix ทางซ้ายมือ
-
จากนั้นเมื่อผมได้ identity matrix ทางซ้ายมือ
-
สิ่งที่เหลือทางขวามือก็คือ
-
อินเวอร์สของเมทริกซ์ตั้งตั้น
-
และเมื่อนี่กลายเป็น identity matrix นั่น
-
จะเรียกว่า reduced row echelon form
-
ผมจะพูดถึงมันอีกที
-
มันมีชื่อและคำบรรยายหลายอย่างในพีชคณิตเชิงเส้น
-
แต่ที่จริงมันเป็นหลักง่าย ๆ
-
แต่ช่างเถอะ ลองมาเริ่มทำดูแล้วจะเห็น
-
ชัดขึ้น
-
อย่่างน้อยกระบวนการจะชัดขึ้น
-
แต่สาเหตุว่าทำไมมันถึงใช้ได้นี่ไม่แน่
-
อย่างแรกเลย ผมบอกว่า ผมกำลังจะทำโอเปอเรชัน
-
ต่าง ๆ ตรงนี้
-
โอเปอเรชันที่ทำได้มีอะไรบ้าง
-
มันเรียกว่าโอเปอเรชันของแถวพื้นฐาน
-
มันหลายสิ่งที่ผมทำได้
-
ผมสามารถแทนที่แถวใด ๆ ด้วยแถวนั่น
-
คูณกับเลขสักตัว
-
ผมทำมันได้
-
ผมสามารถสลับสองแถวใด ๆ ได้
-
และแน่นอน หากผมสลับสมมุติแถวแรกกับแถวสอง
-
ผมก็ต้องสลับตรงนี้เช่นกัน
-
และผมสามารถบวกหรือลบแถวนึงกับอีกแถวได้
-
ตอนผมทำอย่างนั้น-- ตัวอย่างเช่น ผมสามารถเอาแถวนี้
-
มาแล้วแทนที่มันด้วยแถวนี้บวกแถวนี้
-
และคุณจะเห็นว่าผมหมายถึงอะไรในไม้ช้า
-
และคุณรู้ว่า หากคุณรวมมัน คุณอาจบอก
-
ว่าผมกำลังคูณแถวนี้ด้วยลบ 1 และบวก
-
มันกับแถวนี้ และแทนที่แถวนี้ด้วยอันนั้น
-
หากคุณเริ่มรู้สึกว่ามันคือสิ่งที่คุณ
-
เรียนตอนคุณแก้ระบบสมการ
-
เชิงเส้น นั่นไม่ใช่เรื่องบังเอิญ
-
เพราะเมทริกซ์ที่จริงแล้วเป็นวิธีที่ดีในการ
-
แสดงระบบสมการ แล้วผมจะสอนคุณต่อไป
-
แต่เอาล่ะ ลองทำโอเปอเรชันของแถวพื้นฐาน
-
เพื่อให้ฝั่งซ้ายกลายเป็น reduced row echelon form
-
นั่นคือชื่อสวย ๆ ของการบอกว่า ลองเปลี่ยนมัน
-
เป็น identity matrix
-
ลองดูว่าเราต้องทำอะไรบ้าง
-
เราอยากได้ 1 ตลอดแถวนี้
-
เราอยากได้พวกนี้เป็น 0
-
ลองดูว่าเราจะหามันดี ๆ ได้อย่างไร
-
ขอผมเขียนเมทริกซ์อีกที
-
ลองหาทางทำให้ตรงนี้เป็น 0
-
นั่นจะทำให้สะดวกขึ้น
-
งั้นผมจะเก็บสองแถวบนไว้เหมือนเดิม
-
1,0,1
-
แล้วผมก็มีเส้นแบ่ง
-
1,0,0
-
ผมไม่ได้ทำอะไรเลย
-
ผมไม่ได้ทำอะไรกับแถวที่สอง
-
0,2,1
-
0,1,0
-
และที่ผมจะทำ ผมจะแทนแถวนี้ --
-
แค่ให้คุณรู้ว่าผมอยากทำอะไร ผมอยากได้
-
0 ตรงนี้
-
ตอนนี้ผมใกล้ได้
-
identity matrix แล้วตรงนี้
-
และผมจะได้ 0 มาอย่างไร
-
ที่ผมทำได้คือ ผมแทนที่แถวนี้ด้วย แถวนี้
-
ลบแถวนี้
-
ดังนั้นผมก็แทนแถวที่สามด้วย แถวที่สาม
-
ลบแถวแรก
-
แถวสาม ลบ แถวแรก ได้เท่าไหร่
-
1 ลบ 1 ได้ 0
-
1 ลบ 0 ได้ 1
-
1 ลบ 1 ได้ 0
-
ผมคิดทางซ้ายเสร็จแล้ว ทีนี้ผมต้องทำ
-
ทางขวาเหมือนกัน
-
ผมต้องแทนที่แถวนี้ ด้วยนี่ ลบ นี่
-
นั่นคือ 0 ลบ 1 ได้ ลบ 1
-
0 ลบ 0 ได้ 0
-
แล้วก็ 1 ลบ 0 ได้ 1
-
ใช้ได้
-
ตอนนี้ผมอะไรต่อ
-
แถวนี้ตรงนี้ แถวที่สามนี่ มันมี 0 และ 0 -- มัน
-
เหมือนกับสิ่งที่ผมอยากได้สำหรับแถวที่สอง
-
ของ identity matrix
-
ทำไมผมไม่ลองสลับสองแถวนี้ดูล่ะ
-
ทำไมผมไม่สลับแถวแรกกับแถวที่สองดูล่ะ
-
ลองทำดู
-
ผมจะสลับแถวแรกกับแถวที่สอง
-
ดังนั้นแถวแรกยังอยู่เหมือนเดิม
-
1,0,1
-
จากนั้นอีกฝั่งหนึ่งก็ยังอยู่เหมือนเดิม
-
และผมจะสลับแถวสองกับแถวสาม
-
ตอนนี้แถวสองของผมคือ 0,1,0
-
และผมต้องสลับทางขวามือด้วย
-
มันคือ ลบ 1,0,1
-
ผมแค่สลับสองอันนี่
-
จนแถวที่สามตอนนี้กลายเป็น
-
สิ่งที่เคยเป็นแถวสองมาก่อน
-
0,2,1
-
และ 0,1,0
-
ใช้ได้
-
ทีนี้ผมทำอะไรได้อีก
-
มันจะดีมากหากผมมี 0 ตรงนี้
-
นั่นจะทำให้มันใกล้กับ identity matrix เข้าไปอีก
-
แล้วผมจะทำยังไงให้ได้ 0 ตรงนี้
-
อืม จะเกิดอะไรขึ้นหากผมลบ 2 คูณแถวนี้ จาก แถวหนึ่ง
-
เพราะนี่จะเป็น 1 คูณ 2 ได้ 2
-
หากผมลบมันออกจากนี่ ผมจะได้ 0 ตรงนี้
-
งั้นลองทำดู
-
ดังนั้นแถวแรกก็โชคดี
-
มันไม่ต้องทำอะไร
-
แค่รออยู่เฉย ๆ
-
1,0,1,1,0,0
-
ส่วนแถวสองไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลงตอนนี้
-
ลบ 1,0,1
-
ผมบอกว่าผมจะทำอะไรนะ
-
ผมจะหัก 2 คูณแถวสอง จากแถวสาม
-
ดังนั้นนี่คือ 0 ลบ 2 คูณ 0 ได้ 0
-
2 ลบ 2 คูณ 1 นั่นก็ได้ 0
-
1 ลบ 2 คูณ 0 ก็ได้ 1
-
0 ลบ 2 คูณลบ 1 ได้ -- จำไว้ก่อน 0 ลบ
-
2 คูณลบ 1
-
นั่นเท่ากับ 0 ลบ ลบ 2 ก็เลยเป็นบวก 2
-
1 ลบ 2 คูณ 0
-
นั่นยังเท่ากับ 1 เหมือนเดิม
-
0 ลบ 2 คูณ 1
-
ได้เท่ากับ ลบ 2
-
ผมทำถูกไหม
-
ผมอยากตรวจให้แน่ใจ
-
0 ลบ 2 คูณ -- โอเค 2 คูณ ลบ 1 ได้ ลบ 2
-
แล้วผมลบมัน เลยได้ บวก
-
โอเค ใกล้แล้ว
-
มันดูคล้ายกับ identity matrix หรือ reduced row
-
echelon form แล้ว
-
ยกเว้น 1 นี่ตรงนี้
-
งั้นสุดท้ายผมจะมาจัดการแถวบน
-
แล้วผมทำอะไรได้
-
ถ้าผมแทนที่แถวบนด้วย แถวบนลบ
-
แถวล่างล่ะ
-
เพราะหากผมลบแถวนี้จากแถวนั้น
-
มันจะได้ 0 ตรงนี้
-
งั้นลองทำดู
-
ผมจะแทนที่แถวบนด้วยแถวบน
-
ลบแถวที่สาม
-
นั่นคือ 1 ลบ 0 ได้ 1
-
0 ลบ 0 ได้ 0
-
1 ลบ 1 ได้ 0
-
นั่นคือจุดมุงหมายของเรา
-
จากนั้น 1 ลบ 2 ได้ ลบ 1
-
0 ลบ 1 ได้ ลบ 1
-
0 ลบ ลบ 2 นั่นเท่ากับ บวก 2
-
นอกนั้นแถวอื่นยังเหมือนดิม
-
0,1,0 ลบ 1,0,1
-
จากนั้น 0,0,1,2,1 ลบ 2
-
แล้วเราก็ได้มันมา
-
เราได้ทำโอเปอเรชันกับ
-
ทางซ้ายมือ
-
แล้วก็เราทำโอเปอเรชันแบบเดียวกัน
-
ทางขวามือ
-
อันนี้กลายเป็น identity matrix หรือ
-
reduced row echelon form
-
และเราหามันมาด้วย Gauss-Jordan elimination
-
แล้วนี่คืออะไร
-
นี่คือก็อินเวอร์สของเมทริกซ์เดิมนั่นเอง
-
อันนี้คูณอันนี้จะเท่ากับ identity matrix
-
ดังนั้นหากนี่คือ a นี่ก็คือ a อินเวอร์ส
-
และนี่คือทั้งหมดที่คุณต้องทำ
-
อย่างที่คุณเห็น ผมใช้เวลาแค่ครึ่งเดียว
-
แถมใช้เลขน้อยกว่าตอนที่
-
ผมใช้แอดจอยต์และโคแฟกเตอร์กับ
-
ดีเทอร์มีแนนต์
-
หากคุณคิดดี ๆ ผมจะบอกใบ้ว่าทำไม
-
มันถึงใช้ได้
-
ทุกโอเปอเรชันที่ผมทำทางด้านซ้าย
-
คุณอาจมองมันเหมือนกับการคูณ -- รู้ไหม
-
จากนี่มานี่ ผมคูณ
-
คุณอาจบอกว่ามันมีเมทริกซ์อยู่
-
หากผมคูณเมทริกซ์นั่นเข้าไป มันจะ
-
ทำโอเปอเรชันพวกนี้
-
จากนั้นผมก็ต้องคูณเมทริกซ์อีกตัว
-
เพื่อทำโอเปอเรชันนี้
-
ที่สุดแล้วที่เราทำก็คือ การคูณเมทริกซ์
-
เป็นชุดเข้าไป
-
และหากคุณคูณเมทริกซ์ทั้งหมด เราเรียกว่า
-
elimination matrices ด้้วยกัน คุณจะได้
-
คูณเมทริกซ์นี่กับอินเวอร์ส
-
ผมกำลังบอกอะไรกันแน่
-
หากเรามี a จะไปจากนี่มานี่ เราต้อง
-
คูณ a กับ elimination matrix
-
หากมันทำให้คุณงง ก็ช่างมันเถอะ
-
แต่นี่เป็นหลักที่ฉลาดมาก
-
เราได้หักล้างอะไรไปบ้าง
-
เราได้หักล้างเทอม 3,1
-
เราคูณมันด้วย elimination matrix
-
3,1, จนได้ตรงนี้
-
จากนั้นเพื่อไปจากนี่มานี่ เราได้คูณ
-
เมทริกซ์อีกตัวเข้าไป
-
ผมจะบอกคุณอีกที
-
ผมจะแสดงให้เห็นว่าเราสร้าง
-
elimination matrices พวกนี้อย่างไร
-
เราคูณมันด้วย elimination matrix
-
ที่จริง เราสลับแถวกันตรงนี้
-
ผมไม่รู้ว่าคุณอยากเรียกมันว่าอะไร
-
คุณอาจเรียกมันว่าเมทริกซ์สลับแถว
-
เราสลับแถวสองกับแถวสาม
-
จากนั้นเราก็คูณมันด้วย elimination matrix
-
-- เราทำอะไรลงไปทีนี้
-
เราได้กำจัดนี่ นี่อยู่ที่แถวสาม
-
คอลัมน์สอง 3,2
-
สุดท้าย เพื่อมาตรงนี้ เราได้คูณมันด้วย
-
elimination matrix อีกตัว
-
เราต้องหักล้างเทอมนี้ตรงนี้
-
เราได้หักล้างแถว หนึ่ง คอลัมน์ สาม
-
ผมอยากให้คุณรู้ตอนนี้ว่ามันไม่่สำคัญ
-
นักว่าเมทริกซ์เหล่านี้หน้าตาอย่างไร
-
ผมจะแสดงวิธีที่เราสร้างเมทริกซ์เหล่านี้ทีหลัง
-
แต่ผมแค่อยากให้คุณเชื่อว่า
-
โอเปอเรชันเหล่านี้สามารถทำได้ด้วยการคูณ
-
เมทริกซ์บางตัวเข้าไป
-
แต่ที่เรารู้ตอนนี้คือ เมื่อคูณเมทริกซ์ทั้งหมด
-
นี่ เราจะได้ identity matrix
-
ออกมา
-
ดังนั้นชุดเมทริกซ์ทั้งหมดนี่ เมื่อคุณ
-
คูณทั้งหมดเข้าด้วยกัน มันต้อง
-
เท่ากับอินเวอร์สของเมทริกซ์
-
หากผมคูณเมทริกซ์ที่ใช้หักล้างเทอมและสลับแถว
-
ทั้งหมด มันจะเท่ากับอินเวอร์สของ a
-
เพราะหากคุณคูณทั้งหมดนี่กับ
-
a คุณจะได้ว่ามันเป็นอินเวอร์ส
-
มันเกิดอะไรขึ้นกันแน่
-
หากเมทริกซ์พวกนี้รวมตัวกันเป็นอินเวอร์ส
-
เมทริกซ์ หากผมคูณมัน หากผมคูณ identity matrix
-
คูณเจ้าพวกนี้ -- elimination matrix พวกนี้ อันนี้คูณ
-
นั่นเท่ากับนั่น
-
อันนี้คูณอันนั้นเท่ากับอันนั้น
-
อันนี้คูณอันนั้นเท่ากับอันนั้น
-
ไปเรื่อย ๆ
-
ที่สุดแล้ว ผมคูณ -- หากคุณนับทุกอย่างเข้า
-
ด้วยกัน -- จะได้อินเวอร์สคูณ identity matrix
-
ดังนั้นหากคุณคิดแค่ในภาพกว้าง ๆ -- ผมไม่อยาก
-
ให้คุณงง
-
มันดีแล้วหากคุณเข้าใจ
-
ที่ผมทำ
-
แต่สิ่งที่ผมทำตามขั้นตอนพวกนี้ ที่สุดแล้วผม
-
กำลังคูณทุกสองข้างของเมทริกซ์เพิ่มเติมนี้
-
ด้วยอินเวอร์ส ก็ว่าได้
-
ดังนั้นผมคูณอันนี้ด้วยอินเวอร์ส จนได้
-
identity matrix
-
และแน่นอน หากผมคูณอินเวอร์สเมทริกซ์กับ
-
identity matrix ผมจะได้อินเวอร์สเมทริกซ์ออกมา
-
เอาล่ะ ผมไม่อยากให้คุณงง
-
หวังว่าคุณคงได้แนวคิดไปบ้าง
-
ผมจะกลับมาพร้อมกับตัวอย่างที่ชัดกว่านี้
-
แต่หวังว่าคุณคงเห็นว่ามันไม่เลอะเทอะ
-
เท่าวิธีที่เราทำด้วยแอดจอยต์และโคแฟกเตอร์ กับ
-
เมทริกซ์ไมเนอร์กับดีเทอร์มีแนนต์ ฯลฯ
-
เอาล่ะ แล้วพบกันใหม่ในวิดีโอหน้าครับ