• Przejdź do głównej nawigacji
  • Przejdź do głównej treści
  • Przejdź do stopki
Basic Mathematics
  • ⌕
Macierz transponowana: definicja, własności i przykłady

Macierz transponowana: definicja, własności i przykłady

Autor Jean Carlos Novaes

Macierz transponowana powstaje przez zamianę każdego wiersza w kolumnę bez zmiany wartości elementów. Ta prosta reorganizacja dopasowuje wymiary w mnożeniu, odwraca układ tabeli danych i pojawia się w przekształceniach liniowych. Najczęściej zapisuje się ją jako (A^T).

A=[abcdef]
AT=[adbecf]

Z pozycji w wierszu na pozycję w kolumnie

Jeżeli (A) ma (m) wierszy i (n) kolumn, to (A^T) ma (n) wierszy i (m) kolumn. Element z wiersza (i) i kolumny (j) trafia do wiersza (j) i kolumny (i). Liczby nie są sortowane ani przeliczane; zmienia się tylko ich położenie.

A=aij,A∈Rm×n
(AT)ij=aji
AT∈Rn×m

Macierz 2 na 3 staje się więc macierzą 3 na 2. Ręcznie można odczytywać kolejne wiersze i zapisywać je pionowo. Zmień dowolny element poniżej i zobacz, dokąd przechodzi.

Transponuj macierz 2 × 3

Każdy wiersz macierzy wyjściowej staje się kolumną transpozycji.

Własności pilnujące kolejności działań

Dwukrotne transponowanie przywraca macierz początkową. Sumę można transponować składnikami, a mnożnik skalarny pozostaje bez zmian. W iloczynie kolejność się odwraca: ((AB)^T=B^T A^T).

(A+B)T=AT+BT
(kA)T=kAT
(AT)T=A
(AB)T=BTAT
det(AT)=det(A)

Wymiary wyjaśniają tę regułę. Gdy (A) ma rozmiar 2 na 3, a (B) 3 na 4, iloczyn (AB) ma 2 na 4, więc transpozycja 4 na 2. Z drugiej strony (B^T) ma 4 na 3, a (A^T) 3 na 2, zatem wynik również ma 4 na 2.

Macierze symetryczne i antysymetryczne

Macierz kwadratowa jest symetryczna, gdy jest równa swojej transpozycji; elementy odbijają się względem przekątnej głównej. Jest antysymetryczna, gdy (A^T=-A). Wtedy nad liczbami rzeczywistymi wszystkie elementy przekątnej muszą być zerami.

AT=A
KT=−K

Każdą macierz kwadratową można rozłożyć na część symetryczną i antysymetryczną. Rozkład wykorzystuje się w geometrii, mechanice i optymalizacji. Macierz prostokątna ma transpozycję, lecz nie jest symetryczna w zwykłym sensie, bo równość wymaga tego samego rozmiaru.

Przykład z macierzą prostokątną

Weź wiersze (2,−1,4) oraz (0,3,5). Pierwszy tworzy pierwszą kolumnę transpozycji, a drugi drugą. Wynik ma trzy wiersze i dwie kolumny.

A=[2−14035]
AT=[20−1345]

Sprawdź indeksy: 4 przechodzi z (1,3) do (3,1), natomiast 3 pozostaje w (2,2) na przekątnej. Ponowne transponowanie odtwarza macierz. Szerszy kontekst znajdziesz w artykule o macierzach i działaniach.

Zastosowania w danych i przekształceniach

W tabeli wiersze mogą oznaczać obserwacje, a kolumny cechy; transpozycja zamienia te role. W iloczynach skalarnych i metodzie najmniejszych kwadratów wektor kolumnowy staje się wierszowym. Dla rzeczywistej macierzy ortogonalnej transpozycja jest również odwrotnością, lecz nie jest to reguła ogólna.

Kontrola powinna obejmować rozmiar przed i po operacji oraz co najmniej dwa elementy poza przekątną. Ich indeksy muszą zamienić się miejscami. Transponowanie nie jest obrotem tablicy o 90 stopni: obrót odwraca także kolejność części elementów, a transpozycja jedynie odbija pozycje względem przekątnej głównej. W programie warto sprawdzić przypadek prostokątny, ponieważ przy macierzy kwadratowej błędna implementacja może przypadkiem zachować ten sam rozmiar i pozostać niezauważona. Dobrą próbą jest też dwukrotne transponowanie i porównanie wszystkich elementów z wejściem.

Źródła

  • OpenStax. College Algebra 2e: Matrices and Matrix Operations.

Powiązane treści

  • Macierze: definicja, rodzaje, działania i wyznaczniki
Jean Carlos Novaes

O autorze Jean Carlos Novaes

Absolwent informatyki na Federalnym Uniwersytecie Bahii (2017), autor i założyciel tej strony.

Stopka

Basic Mathematics

Strona z podstawową matematyką i przejrzystymi materiałami dla szkoły podstawowej i średniej. Ucz się łatwo i skutecznie!

O NAS

  • O nas
  • Kontakt
  • Mapa witryny

PRAWNE

  • Jak cytować
  • Polityka plików cookie
  • Polityka prywatności
  • Licencja treści
Polish (Polski)
  • Portuguese (Português)
  • Portuguese (Portugal)
  • English
  • Spanish (Español)
  • German (Deutsch)
  • French (Français)
  • Italian (Italiano)
  • Polish (Polski)
  • Dutch (Nederlands)
  • Swedish (Svenska)
  • Danish (Dansk)
  • Finnish (Suomi)
  • Norwegian (Norsk)

© 2015–2026 · Basic Mathematics · Wszelkie prawa zastrzeżone.