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अध्याय 3 मैट्रिक्स अभ्यास 3.2

अभ्यास 3.2

1. मान लीजिए $A=\begin{bmatrix}2 & 4 \ 3 & 2\end{bmatrix}, B=\begin{bmatrix}1 & 3 \ -2 & 5\end{bmatrix}, C=\begin{bmatrix}-2 & 5 \ 3 & 4\end{bmatrix}$

निम्नलिखित में से प्रत्येक को ज्ञात कीजिए:

(i) $A+B$ $\quad$

(ii) $A-B$ $\quad$

(iii) $3 A-C$

(iv) $AB$ $\quad$

(v) $BA$

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हल

(i) $\quad A+B= \begin{bmatrix} 2 & 4 \ 3 & 2\end{bmatrix} + \begin{bmatrix} 1 & 3 \ -2 & 5\end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 2+1 & 4+3 \ 3-2 & 2+5\end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 3 & 7 \ 1 & 7 \end{bmatrix} $

(ii) $A-B= \begin{bmatrix} 2 & 4 \ 3 & 2\end{bmatrix} - \begin{bmatrix} 1 & 3 \ -2 & 5 \end{bmatrix} =$ (iii) $3 A-C=3 \begin{bmatrix} 2 & 4 \ 3 & 2\end{bmatrix} - \begin{bmatrix} -2 & 5 \ 3 & 4 \end{bmatrix} $

$= \begin{bmatrix} 3 \times 2 & 3 \times 4 \ 3 \times 3 & 3 \times 2\end{bmatrix} - \begin{bmatrix} -2 & 5 \ 3 & 4 \end{bmatrix} $

$= \begin{bmatrix} 6 & 12 \ 9 & 6\end{bmatrix} - \begin{bmatrix} -2 & 5 \ 3 & 4 \end{bmatrix} $

$= \begin{bmatrix} 6+2 & 12-5 \ 9-3 & 6-4 \end{bmatrix} $

$= \begin{bmatrix} 8 & 7 \ 6 & 2 \end{bmatrix} $

(iv) मैट्रिक्स $A$ में 2 स्तम्भ हैं। इस संख्या के बराबर मैट्रिक्स $B$ में पंक्तियों की संख्या है।

इसलिए, $A B$ निर्दिष्ट है:

$ \begin{aligned} A B & = \begin{bmatrix} 2 & 4 \ 3 & 2 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 1 & 3 \ -2 & 5 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 2(1)+4(-2) & 2(3)+4(5) \ 3(1)+2(-2) & 3(3)+2(5) \end{bmatrix} \ & = \begin{bmatrix} 2-8 & 6+20 \ 3-4 & 9+10 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} -6 & 26 \ -1 & 19 \end{bmatrix} \end{aligned} $

(v) मैट्रिक्स $B$ में 2 स्तम्भ हैं। इस संख्या के बराबर मैट्रिक्स $A$ में पंक्तियों की संख्या है। इसलिए, $B A$ निर्दिष्ट है:

$ \begin{aligned} B A & = \begin{bmatrix} 1 & 3 \ -2 & 5 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 2 & 4 \ 3 & 2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 1(2)+3(3) & 1(4)+3(2) \ -2(2)+5(3) & -2(4)+5(2) \end{bmatrix} \ & = \begin{bmatrix}

2+9 & 4+6 \\ -4+15 & -8+10 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 11 & 10 \\ 11 & 2 \end{bmatrix} \end{aligned} $

2. निम्नलिखित की गणना करें:

(i) $\begin{bmatrix}a & b \\ -b & a\end{bmatrix}+\begin{bmatrix}a & b \\ b & a\end{bmatrix}$ $\quad$ (ii) $\begin{bmatrix}a^{2}+b^{2} & b^{2}+c^{2} \\ a^{2}+c^{2} & a^{2}+b^{2}\end{bmatrix}+\begin{bmatrix}2 a b & 2 b c \\ -2 a c & -2 a b\end{bmatrix}$

(iii) $\begin{bmatrix}-1 & 4 & -6 \\ 8 & 5 & 16 \\ 2 & 8 & 5\end{bmatrix}+\begin{bmatrix}12 & 7 & 6 \\ 8 & 0 & 5 \\ 3 & 2 & 4\end{bmatrix}$ $\quad$ (iv) $\begin{bmatrix}\cos ^{2} x & \sin ^{2} x \\ \sin ^{2} x & \cos ^{2} x\end{bmatrix}+\begin{bmatrix}\sin ^{2} x & \cos ^{2} x \\ \cos ^{2} x & \sin ^{2} x\end{bmatrix}$

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हल

(i) $ \begin{bmatrix} a & b \\ -b & a\end{bmatrix} + \begin{bmatrix} a & b \\ b & a\end{bmatrix} = \begin{bmatrix} a+a & b+b \\ -b+b & a+a\end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 2 a & 2 b \\ 0 & 2 a \end{bmatrix} $

(ii) $ \begin{bmatrix} a^{2}+b^{2} & b^{2}+c^{2} \\ a^{2}+c^{2} & a^{2}+b^{2}\end{bmatrix} + \begin{bmatrix} 2 a b & 2 b c \\ -2 a c & -2 a b \end{bmatrix} $

$ \begin{aligned} & = \begin{bmatrix} a^{2}+b^{2}+2 a b & b^{2}+c^{2}+2 b c \\ a^{2}+c^{2}-2 a c & a^{2}+b^{2}-2 a b \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} (a+b)^{2} & (b+c)^{2} \\ (a-c)^{2} & (a-b)^{2} \end{bmatrix} \end{aligned} $

(iii) $ \begin{bmatrix} -1 & 4 & -6 \\ 8 & 5 & 16 \\ 2 & 8 & 5\end{bmatrix} + \begin{bmatrix} 12 & 7 & 6 \\ 8 & 0 & 5 \\ 3 & 2 & 4 \end{bmatrix} $

$= \begin{bmatrix} -1+12 & 4+7 & -6+6 \\ 8+8 & 5+0 & 16+5 \\ 2+3 & 8+2 & 5+4 \end{bmatrix} $

$= \begin{bmatrix} 11 & 11 & 0 \\ 16 & 5 & 21 \\ 5 & 10 & 9 \end{bmatrix} $

(iv) $ \begin{bmatrix} \cos ^{2} x & \sin ^{2} x \\ \sin ^{2} x & \cos ^{2} x\end{bmatrix} + \begin{bmatrix} \sin ^{2} x & \cos ^{2} x \\ \cos ^{2} x & \sin ^{2} x \end{bmatrix} $

$= \begin{bmatrix} \cos ^{2} x+\sin ^{2} x & \sin ^{2} x+\cos ^{2} x \\ \sin ^{2} x+\cos ^{2} x & \cos ^{2} x+\sin ^{2} x \end{bmatrix} $

$= \begin{bmatrix} 1 & 1 \\ 1 & 1 \end{bmatrix} \quad(\because \sin ^{2} x+\cos ^{2} x=1)$

3. निर्देशानुसार गुणन करें।

(i) $\begin{bmatrix}a & b \\ -b & a\end{bmatrix}\begin{bmatrix}a & -b \\ b & a\end{bmatrix}$ (ii) $\begin{bmatrix}1 \\ 2 \\ 3\end{bmatrix}\begin{bmatrix}2 & 3 & 4\end{bmatrix}$ (iii) $\begin{bmatrix}1 & -2 \\ 2 & 3\end{bmatrix}\begin{bmatrix}1 & 2 & 3 \\ 2 & 3 & 1\end{bmatrix}$

(iv) $\begin{bmatrix}2 & 3 & 4 \\ 3 & 4 & 5 \\ 4 & 5 & 6\end{bmatrix}\begin{bmatrix}1 & -3 & 5 \\ 0 & 2 & 4 \\ 3 & 0 & 5\end{bmatrix}$ (v) $\begin{bmatrix}2 & 1 \\ 3 & 2 \\ -1 & 1\end{bmatrix}\begin{bmatrix}1 & 0 & 1 \\ -1 & 2 & 1\end{bmatrix}$

(vi) $\begin{bmatrix}3 & -1 & 3 \\ -1 & 0 & 2\end{bmatrix}\begin{bmatrix}2 & -3 \\ 1 & 0 \\ 3 & 1\end{bmatrix}$

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Solution

(i) $ \begin{bmatrix} a & b \\ -b & a\end{bmatrix} \begin{bmatrix} a & -b \\ b & a \end{bmatrix} $

$= \begin{bmatrix} a(a)+b(b) & a(-b)+b(a) \\ -b(a)+a(b) & -b(-b)+a(a) \end{bmatrix} $

$= \begin{bmatrix} a^{2}+b^{2} & -a b+a b \\ -a b+a b & b^{2}+a^{2}\end{bmatrix} = \begin{bmatrix} a^{2}+b^{2} & 0 \\ 0 & a^{2}+b^{2} \end{bmatrix} $

(ii) $ \begin{bmatrix} 1 \\ 2 \\ 3\end{bmatrix} \begin{bmatrix} 2 & 3 & 4\end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 1(2) & 1(3) & 1(4) \\ 2(2) & 2(3) & 2(4) \\ 3(2) & 3(3) & 3(4)\end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 2 & 3 & 4 \\ 4 & 6 & 8 \\ 6 & 9 & 12 \end{bmatrix} $

(iii) $ \begin{bmatrix} 1 & -2 \\ 2 & 3\end{bmatrix} \begin{bmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 2 & 3 & 1 \end{bmatrix} $

$ \begin{aligned} & = \begin{bmatrix} 1(1)-2(2) & 1(2)-2(3) & 1(3)-2(1) \\ 2(1)+3(2) & 2(2)+3(3) & 2(3)+3(1) \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 1-4 & 2-6 & 3-2 \\ 2+6 & 4+9 & 6+3 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} -3 & -4 & 1 \\ 8 & 13 & 9 \end{bmatrix} \end{aligned} $

(iv) $ \begin{bmatrix} 2 & 3 & 4 \\ 3 & 4 & 5 \\ 4 & 5 & 6\end{bmatrix} \begin{bmatrix} 1 & -3 & 5 \\ 0 & 2 & 4 \\ 3 & 0 & 5 \end{bmatrix} $

$= \begin{bmatrix} 2(1)+3(0)+4(3) & 2(-3)+3(2)+4(0) & 2(5)+3(4)+4(5) \\ 3(1)+4(0)+5(3) & 3(-3)+4(2)+5(0) & 3(5)+4(4)+5(5) \\ 4(1)+5(0)+6(3) & 4(-3)+5(2)+6(0) & 4(5)+5(4)+6(5) \end{bmatrix} $

$= \begin{bmatrix} 2+0+12 & -6+6+0 & 10+12+20 \\ 3+0+15 & -9+8+0 & 15+16+25 \\ 4+0+18 & -12+10+0 & 20+20+30\end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 14 & 0 & 42 \\ 18 & -1 & 56 \\ 22 & -2 & 70 \end{bmatrix} $

(व) $ \begin{bmatrix} 2 & 1 \\ 3 & 2 \\ -1 & 1\end{bmatrix} \begin{bmatrix} 1 & 0 & 1 \\ -1 & 2 & 1 \end{bmatrix} $

$= \begin{bmatrix} 2(1)+1(-1) & 2(0)+1(2) & 2(1)+1(1) \\ 3(1)+2(-1) & 3(0)+2(2) & 3(1)+2(1) \\ -1(1)+1(-1) & -1(0)+1(2) & -1(1)+1(1) \end{bmatrix} $

$= \begin{bmatrix} 2-1 & 0+2 & 2+1 \\ 3-2 & 0+4 & 3+2 \\ -1-1 & 0+2 & -1+1\end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 1 & 4 & 5 \\ -2 & 2 & 0 \end{bmatrix} $

(vi) $ \begin{bmatrix} 3 & -1 & 3 \\ -1 & 0 & 2\end{bmatrix} \begin{bmatrix} 2 & -3 \\ 1 & 0 \\ 3 & 1 \end{bmatrix} $

$ \begin{aligned} & = \begin{bmatrix} 3(2)-1(1)+3(3) & 3(-3)-1(0)+3(1) \\ -1(2)+0(1)+2(3) & -1(-3)+0(0)+2(1) \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 6-1+9 & -9-0+3 \\ -2+0+6 & 3+0+2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 14 & -6 \\ 4 & 5 \end{bmatrix} \end{aligned} $

4. यदि $A=\begin{bmatrix}1 & 2 & -3 \\ 5 & 0 & 2 \\ 1 & -1 & 1\end{bmatrix}, B=\begin{bmatrix}3 & -1 & 2 \\ 4 & 2 & 5 \\ 2 & 0 & 3\end{bmatrix}$ और $C=\begin{bmatrix}4 & 1 & 2 \\ 0 & 3 & 2 \\ 1 & -2 & 3\end{bmatrix}$, तो $(A+B)$ और $(B-C)$ की गणना कीजिए। इसके अतिरिक्त, सत्यापित कीजिए कि $A+(B-C)=(A+B)-C$।

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हल

$ \begin{aligned} A+B & = \begin{bmatrix} 1 & 2 & -3 \\ 5 & 0 & 2 \\ 1 & -1 & 1 \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} 3 & -1 & 2 \\ 4 & 2 & 5 \\ 2 & 0 & 3 \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 1+3 & 2-1 & -3+2 \\ 5+4 & 0+2 & 2+5 \\ 1+2 & -1+0 & 1+3 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 4 & 1 & -1 \\ 9 & 2 & 7 \\ 3 & -1 & 4 \end{bmatrix} \\ B-C & = \begin{bmatrix} 3 & -1 & 2 \\ 4 & 2 & 5 \\ 2 & 0 & 3

\end{bmatrix} - \begin{bmatrix} 4 & 1 & 2 \\ 0 & 3 & 2 \\ 1 & -2 & 3 \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 3-4 & -1-1 & 2-2 \\ 4-0 & 2-3 & 5-2 \\ 2-1 & 0-(-2) & 3-3 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} -1 & -2 & 0 \\ 4 & -1 & 3 \\ 1 & 2 & 0 \end{bmatrix} \end{aligned} $

$ \begin{aligned} A+(B-C) & = \begin{bmatrix} 1 & 2 & -3 \\ 5 & 0 & 2 \\ 1 & -1 & 1 \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} -1 & -2 & 0 \\ 4 & -1 & 3 \\ 1 & 2 & 0 \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 1+(-1) & 2+(-2) & -3+0 \\ 5+4 & 0+(-1) & 2+3 \\ 1+1 & -1+2 & 1+0 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 0 & 0 & -3 \\ 9 & -1 & 5 \\ 2 & 1 & 1 \end{bmatrix} \\ (A+B)-C & = \begin{bmatrix} 4 & 1 & -1 \\ 9 & 2 & 7 \\ 3 & -1 & 4 \end{bmatrix} - \begin{bmatrix} 4 & 1 & 2 \\ 0 & 3 & 2 \\ 1 & -2 & 3 \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 4-4 & 1-1 \\ 9-0 & 2-3 \\ 3-1 & -1-(-2) & 4-3 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 0 & 0 & -3 \\ 9 & -1 & 5 \\ 2 & 1 & 1 \end{bmatrix} \end{aligned} $

इसलिए, हमने सत्यापित कर लिया है कि $A+(B-C)=(A+B)-C$।

5. यदि $A=\begin{bmatrix}\frac{2}{3} & 1 & \frac{5}{3} \\ \frac{1}{3} & \frac{2}{3} & \frac{4}{3} \\ \frac{7}{3} & 2 & \frac{2}{3}\end{bmatrix}$ और $B=\begin{bmatrix}\frac{2}{5} & \frac{3}{5} & 1 \\ \frac{1}{5} & \frac{2}{5} & \frac{4}{5} \\ \frac{7}{5} & \frac{6}{5} & \frac{2}{5}\end{bmatrix}$, तो $3 A-5 B$ की गणना कीजिए।

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हल

$ \begin{aligned} 3 A-5 B & =3 \begin{bmatrix} \frac{2}{3} & 1 & \frac{5}{3} \\ \frac{1}{3} & \frac{2}{3} & \frac{4}{3} \\ \frac{7}{3} & 2 & \frac{2}{3} \end{bmatrix} -5 \begin{bmatrix} \frac{2}{5} & \frac{3}{5} & 1 \\ \frac{1}{5} & \frac{2}{5} & \frac{4}{5} \\ \frac{7}{5} & \frac{6}{5} & \frac{2}{5} \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 2 & 3 & 5 \\ 1 & 2 & 4 \\ 7 & 6 & 2 \end{bmatrix} - \begin{bmatrix} 2 & 3 & 5 \\ 1 & 2 & 4 \\ 7 & 6 & 2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \end{bmatrix} \end{aligned} $

6. सरल कीजिए $\cos \theta\begin{bmatrix}\cos \theta & \sin \theta \\ -\sin \theta & \cos \theta\end{bmatrix}+\sin \theta\begin{bmatrix}\sin \theta & -\cos \theta \\ \cos \theta & \sin \theta\end{bmatrix}$

उत्तर दिखाएँ

हल

$ \begin{aligned} & \cos \theta \begin{bmatrix} \cos \theta & \sin \theta \\ -\sin \theta & \cos \theta \end{bmatrix} +\sin \theta \begin{bmatrix} \sin \theta & -\cos \theta \\ \cos \theta & \sin \theta \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} \cos ^{2} \theta & \cos \theta \sin \theta \\ -\sin \theta \cos \theta & \cos ^{2} \theta \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} \sin ^{2} \theta & -\sin \theta \cos \theta \\ \sin \theta \cos \theta & \sin ^{2} \theta \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} \cos ^{2} \theta+\sin ^{2} \theta & \cos \theta \sin \theta-\sin \theta \cos \theta \\ -\sin \theta \cos \theta+\sin \theta \cos \theta & \cos ^{2} \theta+\sin ^{2} \theta \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{bmatrix} \quad(\because \cos ^{2} \theta+\sin ^{2} \theta=1) \end{aligned} $

7. यदि

(i) $X+Y=\begin{bmatrix}7 & 0 \\ 2 & 5\end{bmatrix}$ और $X-Y=\begin{bmatrix}3 & 0 \\ 0 & 3\end{bmatrix}$

(ii) $2 X+3 Y=\begin{bmatrix}2 & 3 \\ 4 & 0\end{bmatrix}$ और $3 X+2 Y=\begin{bmatrix}2 & -2 \\ -1 & 5\end{bmatrix}$

उत्तर दिखाएँ

हल

$ X-Y= \begin{bmatrix} 3 & 0 \\ 0 & 3 \end{bmatrix} $

समीकरण (1) और (2) को जोड़ने पर, हम प्राप्त करते हैं:

$ \begin{aligned} & 2 X= \begin{bmatrix} 7 & 0 \\ 2 & 5 \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} 3 & 0 \\ 0 & 3 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 7+3 & 0+0 \\ 2+0 & 5+3 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 10 & 0 \\ 2 & 8 \end{bmatrix} \\ & \therefore X=\frac{1}{2} \begin{bmatrix} 10 & 0 \\ 2 & 8 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 5 & 0 \\ 1 & 4 \end{bmatrix} \end{aligned} $

अब, $X+Y= \begin{bmatrix} 7 & 0 \\ 2 & 5 \end{bmatrix} $

$\Rightarrow \begin{bmatrix} 5 & 0 \\ 1 & 4\end{bmatrix} +Y= \begin{bmatrix} 7 & 0 \\ 2 & 5 \end{bmatrix} $

$\Rightarrow Y= \begin{bmatrix} 7 & 0 \\ 2 & 5\end{bmatrix} - \begin{bmatrix} 5 & 0 \\ 1 & 4 \end{bmatrix} $

$\Rightarrow Y= \begin{bmatrix} 7-5 & 0-0 \\ 2-1 & 5-4 \end{bmatrix} $

$\therefore Y= \begin{bmatrix} 2 & 0 \\ 1 & 1 \end{bmatrix} $

(ii) $2 X+3 Y= \begin{bmatrix} 2 & 3 \\ 4 & 0 \end{bmatrix} $

$ 3 X+2 Y= \begin{bmatrix} 2 & -2 \\ -1 & 5 \end{bmatrix} $

समीकरण (3) को (2) से गुणा करने पर, हमें प्राप्त होता है:

$$ \begin{align} & 2(2 X+3 Y)=2 \begin{bmatrix} 2 & 3 \\ 4 & 0 \\ \end{bmatrix} \\ & \Rightarrow 4 X+6 Y= \begin{bmatrix} 4 & 6 \\ 8 & 0 \\ \end{bmatrix} \end{align} $$

समीकरण (4) को (3) से गुणा करने पर, हमें प्राप्त होता है:

$$ \begin{align*} & 3(3 X+2 Y)=3 \begin{bmatrix} 2 & -2 \\ -1 & 5 \\ \end{bmatrix} \\ & \Rightarrow 9 X+6 Y= \begin{bmatrix} 6 & -6 \\ -3 & 15 \\ \end{bmatrix} \tag{6} \end{align*} $$

(5) और (6) से, हमें प्राप्त होता है:

$ \begin{aligned} & (4 X+6 Y)-(9 X+6 Y)= \begin{bmatrix} 4 & 6 \\ 8 & 0 \end{bmatrix} - \begin{bmatrix} 6 & -6 \\ -3 & 15 \end{bmatrix} \\ & \Rightarrow-5 X= \begin{bmatrix} 4-6 & 6-(-6) \\ 8-(-3) & 0-15 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} -2 & 12 \\ 11 & -15 \end{bmatrix} \\ & \therefore X=-\frac{1}{5} \begin{bmatrix} -2 & 12 \\ 11 & -15 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} \frac{2}{5} & -\frac{12}{5} \\ -\frac{11}{5} & 3 \end{bmatrix} \end{aligned} $

अब, $2 X+3 Y= \begin{bmatrix} 2 & 3 \\ 4 & 0 \end{bmatrix} $ $\Rightarrow 2 \begin{bmatrix} \frac{2}{5} & -\frac{12}{5} \\ -\frac{11}{5} & 3\end{bmatrix} +3 Y= \begin{bmatrix} 2 & 3 \\ 4 & 0 \end{bmatrix} $

$\Rightarrow \begin{bmatrix} \frac{4}{5} & -\frac{24}{5} \\ -\frac{22}{5} & 6\end{bmatrix} +3 Y= \begin{bmatrix} 2 & 3 \\ 4 & 0 \end{bmatrix} $

$\Rightarrow 3 Y= \begin{bmatrix} 2 & 3 \\ 4 & 0\end{bmatrix} - \begin{bmatrix} \frac{4}{5} & -\frac{24}{5} \\ -\frac{22}{5} & 6 \end{bmatrix} $

$\Rightarrow 3 Y= \begin{bmatrix} 2-\frac{4}{5} & 3+\frac{24}{5} \\ 4+\frac{22}{5} & 0-6\end{bmatrix} = \begin{bmatrix} \frac{6}{5} & \frac{39}{5} \\ \frac{42}{5} & -6 \end{bmatrix} $

$\therefore Y=\frac{1}{3} \begin{bmatrix} \frac{6}{5} & \frac{39}{5} \\ \frac{42}{5} & -6\end{bmatrix} = \begin{bmatrix} \frac{2}{5} & \frac{13}{5} \\ \frac{14}{5} & -2 \end{bmatrix} $

8. यदि $Y=\begin{bmatrix}3 & 2 \\ 1 & 4\end{bmatrix}$ और $2 X+Y=\begin{bmatrix}1 & 0 \\ -3 & 2\end{bmatrix}$, तो $X$ ज्ञात कीजिए

उत्तर दिखाएं

हल

$ \begin{aligned} & 2 X+Y= \begin{bmatrix} 1 & 0 \\ -3 & 2 \end{bmatrix} \\ & \Rightarrow 2 X+ \begin{bmatrix} 3 & 2 \\ 1 & 4 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 1 & 0 \\ -3 & 2 \end{bmatrix} \\ & \Rightarrow 2 X= \begin{bmatrix} 1 & 0 \\ -3 & 2 \end{bmatrix} - \begin{bmatrix} 3 & 2 \\ 1 & 4 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 1-3 & 0-2 \\ -3-1 & 2-4 \end{bmatrix} \\ & \Rightarrow 2 X= \begin{bmatrix} -2 & -2 \\ -4 & -2 \end{bmatrix} \\ & \therefore X=\frac{1}{2} \begin{bmatrix} -2 & -2 \\ -4 & -2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} -1 & -1 \\ -2 & -1 \end{bmatrix} \end{aligned} $

9. यदि $2\begin{bmatrix}1 & 3 \\ 0 & x\end{bmatrix}+\begin{bmatrix}y & 0 \\ 1 & 2\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}5 & 6 \\ 1 & 8\end{bmatrix}$, तो $x$ और $y$ ज्ञात कीजिए

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हल

$ \begin{aligned} & 2 \begin{bmatrix} 1 & 3 \\ 0 & x \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} y & 0 \\ 1 & 2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 5 & 6 \\ 1 & 8 \end{bmatrix} \\ & \Rightarrow \begin{bmatrix} 2 & 6 \\ 0 & 2 x \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} y & 0 \\ 1 & 2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 5 & 6 \\ 1 & 8 \end{bmatrix} \\ & \Rightarrow \begin{bmatrix} 2+y & 6 \\ 1 & 2 x+2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 5 & 6 \\ 1 & 8 \end{bmatrix} \end{aligned} $

इन दो मैट्रिक्स के संगत तत्वों की तुलना करने पर हमें प्राप्त होता है:

$ \begin{aligned} & 2+y=5 \\ & \Rightarrow y=3 \\ & 2 x+2=8 \\ & \Rightarrow x=3 \\ & \therefore x=3 \text{ और } y=3 \end{aligned} $

10. यदि $2\begin{bmatrix}x & z \\ y & t\end{bmatrix}+3\begin{bmatrix}1 & -1 \\ 0 & 2\end{bmatrix}=3\begin{bmatrix}3 & 5 \\ 4 & 6\end{bmatrix}$, तो $x, y, z$ और $t$ के मान ज्ञात कीजिए

उत्तर दिखाएं

हल

$ \begin{aligned} & 2 \begin{bmatrix} x & z \\ y & t \end{bmatrix} + 3 \begin{bmatrix} 1 & -1 \\ 0 & 2 \end{bmatrix} = 3 \begin{bmatrix} 3 & 5 \\ 4 & 6 \end{bmatrix} \\ & \Rightarrow \begin{bmatrix} 2x & 2z \\ 2y & 2t \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} 3 & -3 \\ 0 & 6 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 9 & 15 \\ 12 & 18 \end{bmatrix} \\ & \Rightarrow \begin{bmatrix} 2x+3 & 2z-3 \\ 2y & 2t+6 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 9 & 15 \\ 12 & 18 \end{bmatrix} \end{aligned} $

इन दो मैट्रिक्स के संगत तत्वों की तुलना करने पर हमें प्राप्त होता है:

$ \begin{aligned} & 2x+3=9 \Rightarrow x=3 \\ & 2z-3=15 \Rightarrow z=9 \\ & 2y=12 \Rightarrow y=6 \\ & 2t+6=18 \Rightarrow t=6 \\ & \therefore x=3, y=6, z=9, t=6 \end{aligned} $

y & t \end{bmatrix} +3 \begin{bmatrix} 1 & -1 \\ 0 & 2 \end{bmatrix} =3 \begin{bmatrix} 3 & 5 \\ 4 & 6 \end{bmatrix} \\ & \Rightarrow \begin{bmatrix} 2 x & 2 z \\ 2 y & 2 t \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} 3 & -3 \\ 0 & 6 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 9 & 15 \\ 12 & 18 \end{bmatrix} \\ & \Rightarrow \begin{bmatrix} 2 x+3 & 2 z-3 \\ 2 y & 2 t+6 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 9 & 15 \\ 12 & 18 \end{bmatrix} \end{aligned} $

इन दो मैट्रिक्स के संगत तत्वों की तुलना करने पर हमें प्राप्त होता है:

$ \begin{aligned} & 2 x+3=9 \\ & \Rightarrow 2 x=6 \\ & \Rightarrow x=3 \end{aligned} $

$2 y=12$

$\Rightarrow y=6$

$ \begin{aligned} & 2 z-3=15 \\ & \Rightarrow 2 z=18 \\ & \Rightarrow z=9 \end{aligned} $

$ \begin{aligned} & 2 t+6=18 \\ & \Rightarrow 2 t=12 \\ & \Rightarrow t=6 \end{aligned} $

$\therefore x=3, y=6, z=9$, और $t=6$

11. यदि $x\begin{bmatrix}2 \\ 3\end{bmatrix}+y\begin{bmatrix}{c}-1 \\ 1\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}10 \\ 5\end{bmatrix}$, तो $x$ और $y$ के मान ज्ञात कीजिए।

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हल

$ \begin{aligned} & x \begin{bmatrix} 2 \\ 3 \end{bmatrix} +y \begin{bmatrix} -1 \\ 1 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 10 \\ 5 \end{bmatrix} \\ & \Rightarrow \begin{bmatrix} 2 x \\ 3 x \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} -y \\ y \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 10 \\ 5 \end{bmatrix} \\ & \Rightarrow \begin{bmatrix} 2 x-y \\ 3 x+y \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 10 \\ 5 \end{bmatrix} \end{aligned} $

इन दो मैट्रिक्स के संगत तत्वों की तुलना करने पर हमें प्राप्त होता है:

$2 x-y=10$ और $3 x+y=5$

इन दो समीकरणों को जोड़ने पर हमें प्राप्त होता है:

$5 x=15$

$\Rightarrow x=3$

अब, $3 x+y=5$

$\Rightarrow y=5-3 x$

$\Rightarrow y=5-9=-4$

$\therefore x=3$ और $y=-4$

12. दिया गया है $3\begin{bmatrix}x & y \\ z & w\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}x & 6 \\ -1 & 2 w\end{bmatrix}+\begin{bmatrix}4 & x+y \\ z+w & 3\end{bmatrix}$, तो $x, y, z$ और $w$ के मान ज्ञात कीजिए।

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हल

$ \begin{aligned} & 3 \begin{bmatrix} x & y \\ z & w \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} x & 6 \\ -1 & 2 w \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} 4 & x+y \\ z+w & 3 \end{bmatrix} \\ & \Rightarrow \begin{bmatrix} 3 x & 3 y \\ 3 z & 3 w \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} x+4 & 6+x+y \\ -1+z+w & 2 w+3 \end{bmatrix} \end{aligned} $

इन दोनों आव्यूहों के संगत तत्वों की तुलना करने पर हमें प्राप्त होता है:

$ \begin{aligned} & 3 x=x+4 \\ & \Rightarrow 2 x=4 \\ & \Rightarrow x=2 \end{aligned} $

$3 y=6+x+y$

$\Rightarrow 2 y=6+x=6+2=8$

$\Rightarrow y=4$

$3 w=2 w+3$

$\Rightarrow w=3$

$3 z=-1+z+w$

$\Rightarrow 2 z=-1+w=-1+3=2$

$\Rightarrow z=1$

$\therefore x=2, y=4, z=1$, और $w=3$

13. यदि $F(x)=\begin{bmatrix}\cos x & -\sin x & 0 \\ \sin x & \cos x & 0 \\ 0 & 0 & 1\end{bmatrix}$, तो दिखाइए कि $F(x) F(y)=F(x+y)$।

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हल

$ \begin{aligned} & F(x)= \begin{bmatrix} \cos x & -\sin x & 0 \\ \sin x & \cos x & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{bmatrix} , F(y)= \begin{bmatrix} \cos y & -\sin y & 0 \\ \sin y & \cos y & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{bmatrix} \\ & F(x+y)= \begin{bmatrix} \cos (x+y) & -\sin (x+y) & 0 \\ \sin (x+y) & \cos (x+y) & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{bmatrix} \\ & F(x) F(y) \\ & = \begin{bmatrix} \cos x & -\sin x & 0 \\ \sin x & \cos x & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} \cos y & -\sin y & 0 \\ \sin y & \cos y & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} \cos x \cos y-\sin x \sin y+0 & -\cos x \sin y-\sin x \cos y+0 & 0 \\ \sin x \cos y+\cos x \sin y+0 & -\sin x \sin y+\cos x \cos y+0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} \cos (x+y) & -\sin (x+y) & 0 \\ \sin (x+y) & \cos (x+y) & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{bmatrix} \\ & =F(x+y) \\ & \therefore F(x) F(y)=F(x+y) \end{aligned} $

14. दिखाइए कि

(i) $\begin{bmatrix}5 & -1 \\ 6 & 7\end{bmatrix}\begin{bmatrix}2 & 1 \\ 3 & 4\end{bmatrix} \neq\begin{bmatrix}2 & 1 \\ 3 & 4\end{bmatrix}\begin{bmatrix}5 & -1 \\ 6 & 7\end{bmatrix}$

(ii) $\begin{bmatrix}1 & 2 & 3 \ 0 & 1 & 0 \ 1 & 1 & 0\end{bmatrix}\begin{bmatrix}-1 & 1 & 0 \ 0 & -1 & 1 \ 2 & 3 & 4\end{bmatrix} \neq\begin{bmatrix}-1 & 1 & 0 \ 0 & -1 & 1 \ 2 & 3 & 4\end{bmatrix}\begin{bmatrix}1 & 2 & 3 \ 0 & 1 & 0 \ 1 & 1 & 0\end{bmatrix}$

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हल

(i) $ \begin{bmatrix} 5 & -1 \ 6 & 7\end{bmatrix} \begin{bmatrix} 2 & 1 \ 3 & 4 \end{bmatrix} $

$= \begin{bmatrix} 5(2)-1(3) & 5(1)-1(4) \ 6(2)+7(3) & 6(1)+7(4) \end{bmatrix} $

$= \begin{bmatrix} 10-3 & 5-4 \ 12+21 & 6+28\end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 7 & 1 \ 33 & 34 \end{bmatrix} $

$ \begin{bmatrix} 2 & 1 \ 3 & 4\end{bmatrix} \begin{bmatrix} 5 & -1 \ 6 & 7 \end{bmatrix} $

$= \begin{bmatrix} 2(5)+1(6) & 2(-1)+1(7) \ 3(5)+4(6) & 3(-1)+4(7) \end{bmatrix} $

$= \begin{bmatrix} 10+6 & -2+7 \ 15+24 & -3+28\end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 16 & 5 \ 39 & 25 \end{bmatrix} $

$\therefore \begin{bmatrix} 5 & -1 \ 6 & 7\end{bmatrix} \begin{bmatrix} 2 & 1 \ 3 & 4\end{bmatrix} \neq \begin{bmatrix} 2 & 1 \ 3 & 4\end{bmatrix} \begin{bmatrix} 5 & -1 \ 6 & 7 \end{bmatrix} $

(ii) $ \begin{bmatrix} 1 & 2 & 3 \ 0 & 1 & 0 \ 1 & 1 & 0\end{bmatrix} \begin{bmatrix} -1 & 1 & 0 \ 0 & -1 & 1 \ 2 & 3 & 4 \end{bmatrix} $

$= \begin{bmatrix} 1(-1)+2(0)+3(2) & 1(1)+2(-1)+3(3) & 1(0)+2(1)+3(4) \ 0(-1)+1(0)+0(2) & 0(1)+1(-1)+0(3) & 0(0)+1(1)+0(4) \ 1(-1)+1(0)+0(2) & 1(1)+1(-1)+0(3) & 1(0)+1(1)+0(4) \end{bmatrix} $

$= \begin{bmatrix} 5 & 8 & 14 \ 0 & -1 & 1 \ -1 & 0 & 1 \end{bmatrix} $

$ \begin{aligned} & { \begin{bmatrix} -1 & 1 & 0 \ 0 & -1 & 1 \ 2 & 3 & 4 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 1 & 2 & 3 \ 0 & 1 & 0 \ 1 & 1 & 0 \end{bmatrix} } \ & = \begin{bmatrix} -1(1)+1(0)+0(1) & -1(2)+1(1)+0(1) & -1(3)+1(0)+0(0) \ 0(1)+(-1)(0)+1(1) & 0(2)+(-1)(1)+1(1) & 0(3)+(-1)(0)+1(0) \ 2(1)+3(0)+4(1) & 2(2)+3(1)+4(1) & 2(3)+3(0)+4(0) \end{bmatrix} \ & = \begin{bmatrix} -1 & -1 & -3 \ 1 & 0 & 0 \ 6 & 11 & 6

\end{bmatrix} \\ & \therefore \begin{bmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 0 & 1 & 0 \\ 1 & 1 & 0 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} -1 & 1 & 0 \\ 0 & -1 & 1 \\ 2 & 3 & 4 \end{bmatrix} \neq \begin{bmatrix} -1 & 1 & 0 \\ 0 & -1 & 1 \\ 2 & 3 & 4 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 0 & 1 & 0 \\ 1 & 1 & 0 \end{bmatrix} \end{aligned} $

15. $A^{2}-5 A+6 I$ ज्ञात कीजिए, यदि $A=\begin{bmatrix}2 & 0 & 1 \\ 2 & 1 & 3 \\ 1 & -1 & 0\end{bmatrix}$

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हल

हम जानते हैं कि $A^{2}=A \times A$

$ \begin{aligned} & A^{2}=A A= \begin{bmatrix} 2 & 0 & 1 \\ 2 & 1 & 3 \\ 1 & -1 & 0 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 2 & 0 & 1 \\ 2 & 1 & 3 \\ 1 & -1 & 0 \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 2(2)+0(2)+1(1) & 2(0)+0(1)+1(-1) & 2(1)+0(3)+1(0) \\ 2(2)+1(2)+3(1) & 2(0)+1(1)+3(-1) & 2(1)+1(3)+3(0) \\ 1(2)+(-1)(2)+0(1) & 1(0)+(-1)(1)+0(-1) & 1(1)+(-1)(3)+0(0) \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 4+0+1 & 0+0-1 & 2+0+0 \\ 4+2+3 & 0+1-3 & 2+3+0 \\ 2-2+0 & 0-1+0 & 1-3+0 \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 5 & -1 & 2 \\ 9 & -2 & 5 \\ 0 & -1 & -2 \end{bmatrix} \\ & \therefore A^{2}-5 A+6 I \\ & = \begin{bmatrix} 5 & -1 & 2 \\ 9 & -2 & 5 \\ 0 & -1 & -2 \end{bmatrix} -5 \begin{bmatrix} 2 & 0 & 1 \\ 2 & 1 & 3 \\ 1 & -1 & 0 \end{bmatrix} +6 \begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 5 & -1 & 2 \\ 9 & -2 & 5 \\ 0 & -1 & -2 \end{bmatrix} - \begin{bmatrix} 10 & 0 & 5 \\ 10 & 5 & 15 \\ 5 & -5 & 0 \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} 6 & 0 & 0 \\ 0 & 6 & 0 \\ 0 & 0 & 6 \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 5-10 & -1-0 & 2-5 \\ 9-10 & -2-5 & 5-15 \\ 0-5 & -1+5 & -2-0 \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} 6 & 0 & 0 \\ 0 & 6 & 0 \\ 0 & 0 & 6 \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} -5 & -1 & -3 \\ -1 & -7 & -10 \\ -5 & 4 & -2 \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} 6 & 0 & 0 \\ 0 & 6 & 0 \\ 0 & 0 & 6 \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} -5+6 & -1+0 & -3+0 \\ -1+0 & -7+6 & -10+0 \\

-5+0 & 4+0 & -2+6 \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 1 & -1 & -3 \\ -1 & -1 & -10 \\ -5 & 4 & 4 \end{bmatrix} \end{aligned} $

16. यदि $A=\begin{bmatrix}1 & 0 & 2 \\ 0 & 2 & 1 \\ 2 & 0 & 3\end{bmatrix}$, सिद्ध कीजिए कि $A^{3}-6 A^{2}+7 A+2 I=0$

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Solution

$ \begin{aligned} A^{2}=A A & = \begin{bmatrix} 1 & 0 & 2 \\ 0 & 2 & 1 \\ 2 & 0 & 3 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 1 & 0 & 2 \\ 0 & 2 & 1 \\ 2 & 0 & 3 \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 1+0+4 & 0+0+0 & 2+0+6 \\ 0+0+2 & 0+4+0 & 0+2+3 \\ 2+0+6 & 0+0+0 & 4+0+9 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 5 & 0 & 8 \\ 2 & 4 & 5 \\ 8 & 0 & 13 \end{bmatrix} \end{aligned} $

अब $A^{3}=A^{2} \cdot A$

$ \begin{aligned} & = \begin{bmatrix} 5 & 0 & 8 \\ 2 & 4 & 5 \\ 8 & 0 & 13 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 1 & 0 & 2 \\ 0 & 2 & 1 \\ 2 & 0 & 3 \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 5+0+16 & 0+0+0 & 10+0+24 \\ 2+0+10 & 0+8+0 & 4+4+15 \\ 8+0+26 & 0+0+0 & 16+0+39 \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 21 & 0 & 34 \\ 12 & 8 & 23 \\ 34 & 0 & 55 \end{bmatrix} \\ & \therefore A^{3}-6 A^{2}+7 A+2 I \\ & = \begin{bmatrix} 21 & 0 & 34 \\ 12 & 8 & 23 \\ 34 & 0 & 55 \end{bmatrix} -6 \begin{bmatrix} 5 & 0 & 8 \\ 2 & 4 & 5 \\ 8 & 0 & 13 \end{bmatrix} +7 \begin{bmatrix} 1 & 0 & 2 \\ 0 & 2 & 1 \\ 2 & 0 & 3 \end{bmatrix} +2 \begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{bmatrix} \end{aligned} $

$ \begin{aligned} & = \begin{bmatrix} 21 & 0 & 34 \\ 12 & 8 & 23 \\ 34 & 0 & 55 \end{bmatrix} - \begin{bmatrix} 30 & 0 & 48 \\ 12 & 24 & 30 \\ 48 & 0 & 78 \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} 7 & 0 & 14 \\ 0 & 14 & 7 \\ 14 & 0 & 21 \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} 2 & 0 & 0 \\ 0 & 2 & 0 \\ 0 & 0 & 2 \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 21+7+2 & 0+0+0 & 34+14+0 \\ 12+0+0 & 8+14+2 & 23+7+0 \\ 34+14+0 & 0+0+0 & 55+21+2 \end{bmatrix} - \begin{bmatrix} 30 & 0 & 48 \\ 12 & 24 & 30 \\ 48 & 0 & 78 \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 30 & 0 & 48 \\

12 & 24 & 30 \\ 48 & 0 & 78 \end{bmatrix} - \begin{bmatrix} 30 & 0 & 48 \\ 12 & 24 & 30 \\ 48 & 0 & 78 \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \end{bmatrix} =O \\ & \therefore A^{3}-6 A^{2}+7 A+2 I=O \end{aligned} $

17. यदि $A=\begin{bmatrix}3 & -2 \\ 4 & -2\end{bmatrix}$ और $I=\begin{bmatrix}1 & 0 \\ 0 & 1\end{bmatrix}$, तो $k$ ज्ञात कीजिए ताकि $A^{2}=k A-2 I$

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Solution

$ \begin{aligned} A^{2}=A \cdot A & = \begin{bmatrix} 3 & -2 \\ 4 & -2 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 3 & -2 \\ 4 & -2 \end{bmatrix} \\ & = \begin{bmatrix} 3(3)+(-2)(4) & 3(-2)+(-2)(-2) \\ 4(3)+(-2)(4) & 4(-2)+(-2)(-2) \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 1 & -2 \\ 4 & -4 \end{bmatrix} \end{aligned} $

अब $A^{2}=k A-2 I$

$ \begin{aligned} & \Rightarrow \begin{bmatrix} 1 & -2 \\ 4 & -4 \end{bmatrix} =k \begin{bmatrix} 3 & -2 \\ 4 & -2 \end{bmatrix} -2 \begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{bmatrix} \\ & \Rightarrow \begin{bmatrix} 1 & -2 \\ 4 & -4 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 3 k & -2 k \\ 4 k & -2 k \end{bmatrix} - \begin{bmatrix} 2 & 0 \\ 0 & 2 \end{bmatrix} \\ & \Rightarrow \begin{bmatrix} 1 & -2 \\ 4 & -4 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 3 k-2 & -2 k \\ 4 k & -2 k-2 \end{bmatrix} \end{aligned} $

संगत तत्वों की तुलना करने पर हमें प्राप्त होता है:

$3 k-2=1$

$\Rightarrow 3 k=3$

$\Rightarrow k=1$

इसलिए, $k$ का मान 1 है ।

18. यदि $A=\begin{bmatrix}0 & -\tan \frac{\alpha}{2} \\ \tan \frac{\alpha}{2} & 0\end{bmatrix}$ और I एक क्रम 2 के तत्सदृश आव्यूह है, तो दिखाइए कि $I+A=(I-A)\begin{bmatrix}\cos \alpha & -\sin \alpha \\ \sin \alpha & \cos \alpha\end{bmatrix}$

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Solution

बाईं ओर वाला भाग (L.H.S.)

$I+A=\begin{bmatrix}1 & 0 \\ 0 & 1 \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} 0 & -\tan \frac{\alpha}{2} \\ \tan \frac{\alpha}{2} & 0 \end{bmatrix}$

$=\begin{bmatrix} 0 & -\tan \frac{\alpha}{2} \\ \tan \frac{\alpha}{2} & 0 \end{bmatrix}\quad …(1)$

दाहिनी ओर

$ (I-A) \begin{bmatrix} \cos \alpha & -\sin \alpha \\ \sin \alpha & \cos \alpha \end{bmatrix} $

$=\begin{bmatrix}\begin{bmatrix} 1 & 0 \\0 & 1\end{bmatrix} - \begin{bmatrix} 0 & -\tan \frac{\alpha}{2} \\ \tan \frac{\alpha}{2} & 0 \end{bmatrix} \end{bmatrix} \begin{bmatrix} \cos \alpha & -\sin \beta \\ \sin \alpha & \cos \alpha \end{bmatrix}$

$=\begin{bmatrix} 1 & -\tan \frac{\alpha}{2} \\ \tan \frac{\alpha}{2} & 1 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} \cos \alpha & -\sin \beta \\ \sin \alpha & \cos \alpha \end{bmatrix}$

$=\left[\begin{array}{ll}\cos \alpha+\sin \alpha \tan \frac{\alpha}{2} & -\sin \alpha+\cos \alpha \tan \frac{\alpha}{2} \\ -\cos \alpha \tan \frac{\alpha}{2}+\sin \alpha & \sin \alpha \tan \frac{\alpha}{2}+\cos \alpha\end{array}\right]$

$\begin{aligned} & =\left[\begin{array}{lc}1-2 \sin ^2 \frac{\alpha}{2}+2 \sin \frac{\alpha}{2} \cos \frac{\alpha}{2} \tan \frac{\alpha}{2} & -2 \sin \frac{\alpha}{2} \cos \frac{\alpha}{2}+\left(2 \cos ^2 \frac{\alpha}{2}-1\right) \tan \frac{\alpha}{2} \\ -\left(2 \cos ^2 \frac{\alpha}{2}-1\right) \tan \frac{\alpha}{2}+2 \sin \frac{\alpha}{2} \cos \frac{\alpha}{2} & 2 \sin \frac{\alpha}{2} \cos \frac{\alpha}{2} \tan \frac{\alpha}{2}+1-2 \sin ^2 \frac{\alpha}{2}\end{array}\right] \\ & =\left[\begin{array}{lc}1-2 \sin ^2 \frac{\alpha}{2}+2 \sin ^2 \frac{\alpha}{2} & -2 \sin \frac{\alpha}{2} \cos \frac{\alpha}{2}+2 \sin \frac{\alpha}{2} \cos \frac{\alpha}{2}-\tan \frac{\alpha}{2} \\ -2 \sin \frac{\alpha}{2} \cos \frac{\alpha}{2}+\tan \frac{\alpha}{2}+2 \sin \frac{\alpha}{2} \cos \frac{\alpha}{2} & 2 \sin ^2 \frac{\alpha}{2}+1-2 \sin ^2 \frac{\alpha}{2}\end{array}\right] \\ & =\left[\begin{array}{cc}1 & -\tan \frac{\alpha}{2} \\ \tan \frac{\alpha}{2} & 1\end{array}\right]\end{aligned}$

इस प्रकार, समीकरण (1) और (2) से, हमें बाईं ओर के मूल्य (L.H.S.) = दाईं ओर के मूल्य (R.H.S.) प्राप्त होता है।

19. एक ट्रस्ट फंड में ₹ 30,000 है जिसे दो अलग-अलग प्रकार के बॉन्ड में निवेश करना होता है। पहला बॉन्ड प्रति वर्ष 5% ब्याज देता है, और दूसरा बॉन्ड प्रति वर्ष 7% ब्याज देता है। मैट्रिक्स गुणन का उपयोग करके, निर्धारित करें कि ₹ 30,000 को दो अलग-अलग प्रकार के बॉन्ड में कैसे विभाजित किया जाए। यदि ट्रस्ट फंड को प्रति वर्ष कुल ब्याज के निम्नलिखित मान प्राप्त करना होता है:

(a) ₹ 1800
(b) ₹ 2000

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हल

(a) मान लीजिए पहले बॉन्ड में ₹ $x$ निवेश किया गया है। तब, दूसरे बॉन्ड में निवेश की गई राशि ₹ $(30000 - x)$ होगी।

दिया गया है कि पहले बॉन्ड 5% ब्याज प्रति वर्ष देता है और दूसरे बॉन्ड 7% ब्याज प्रति वर्ष देता है।

इसलिए, वार्षिक कुल ब्याज ₹ 1800 प्राप्त करने के लिए हमें निम्नलिखित प्राप्त करना होगा:

$$ \begin{aligned} & \begin{bmatrix} x & (30000 - x) \end{bmatrix} \begin{bmatrix} \frac{5}{100} \\ \frac{7}{100} \end{bmatrix} = 1800 \quad[\text{ S.I. for 1 year }=\frac{\text{ Principal } \times \text{ Rate }}{100}] \\ & \Rightarrow \frac{5x}{100} + \frac{7(30000 - x)}{100} = 1800 \\ & \Rightarrow 5x + 210000 - 7x = 180000 \\ & \Rightarrow 210000 - 2x = 180000 \\ & \Rightarrow 2x = 210000 - 180000 \\ & \Rightarrow 2x = 30000 \\ & \Rightarrow x = 15000 \end{aligned} $$

इसलिए, वार्षिक कुल ब्याज ₹ 1800 प्राप्त करने के लिए, ट्रस्ट फंड को पहले बॉन्ड में ₹ 15000 और दूसरे बॉन्ड में शेष ₹ 15000 निवेश करना चाहिए।

(b) मान लीजिए पहले बॉन्ड में ₹ $x$ निवेश किया गया है। तब, दूसरे बॉन्ड में निवेश की गई राशि ₹ $(30000 - x)$ होगी।

इसलिए, वार्षिक कुल ब्याज ₹ 2000 प्राप्त करने के लिए हमें निम्नलिखित प्राप्त करना होगा:

$$ \begin{bmatrix} x & (30000 - x) \end{bmatrix} \begin{bmatrix} \frac{5}{100} \\ \frac{7}{100} \end{bmatrix} = 2000 $$

$$ \Rightarrow \frac{5x}{100} + \frac{7(30000 - x)}{100} = 2000 $$

$$ \Rightarrow 5x + 210000 - 7x = 200000 $$

$$ \Rightarrow 210000 - 2x = 200000 $$

$$ \Rightarrow 2x = 210000 - 200000 $$

$$ \Rightarrow 2x = 10000 $$

$$ \Rightarrow x = 5000 $$

इसलिए, वार्षिक कुल ब्याज ₹ 2000 प्राप्त करने के लिए, ट्रस्ट फंड को पहले बॉन्ड में ₹ 5000 और दूसरे बॉन्ड में शेष ₹ 25000 निवेश करना चाहिए।

20. एक विशिष्ट विद्यालय के किताब के दुकान के पास 10 दर्जन रसायन विज्ञान की किताबें, 8 दर्जन भौतिकी की किताबें और 10 दर्जन आर्थिक विज्ञान की किताबें हैं। इनके विक्रय मूल्य क्रमशः ₹ 80, ₹ 60 और ₹ 40 हैं। मैट्रिक्स बीजगणित का उपयोग करके सभी किताबों के विक्रय से दुकान को कितनी राशि प्राप्त होगी, ज्ञात कीजिए।

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हल

किताब के दुकान के पास 10 दर्जन रसायन विज्ञान की किताबें, 8 दर्जन भौतिक विज्ञान की किताबें और 10 दर्जन आर्थिक विज्ञान की किताबें हैं।

रसायन विज्ञान की किताब, भौतिक विज्ञान की किताब और आर्थिक विज्ञान की किताब के विक्रय मूल्य क्रमशः रु 80, रु 60 और रु 40 हैं।

इन सभी किताबों के विक्रय से प्राप्त कुल धनराशि को एक मैट्रिक्स के रूप में निरूपित किया जा सकता है:

$ \begin{aligned} & 12 \begin{bmatrix} 10 & 8 & 10 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 80 \\ 60 \\ 40 \end{bmatrix} \\ & =12[10 \times 80+8 \times 60+10 \times 40] \\ & =12(800+480+400) \\ & =12(1680) \\ & =20160 \end{aligned} $

इस प्रकार, इन सभी किताबों के विक्रय से किताब के दुकान को रु 20160 प्राप्त होंगे।

21. मान लीजिए X, Y, Z, W और P क्रमशः कोटि $2 \times n, 3 \times k, 2 \times p, n \times 3$ और $p \times k$ के आव्यूह हैं। अभ्यास 21 और 22 में सही उत्तर का चयन करें। $PY + WY$ के परिभाषित होने के लिए $n, k$ और $p$ पर कौन सी सीमा होगी: (A) $k=3, p=n$ (B) $k$ अप्रतिबंधित है, $p=2$ (C) $p$ अप्रतिबंधित है, $k=3$ (D) $k=2, p=3$

उत्तर दिखाएँ

हल

आव्यूह $P$ और $Y$ क्रमशः कोटि $p \times k$ और $3 \times k$ हैं।

इसलिए, आव्यूह $PY$ केवल तभी परिभाषित होगा जब $k=3$। इसलिए, $PY$ कोटि $p \times k$ होगा। आव्यूह $W$ और $Y$ क्रमशः कोटि $n \times 3$ और $3 \times k$ हैं।

क्योंकि $W$ के स्तंभों की संख्या $Y$ के पंक्तियों की संख्या के बराबर है, आव्यूह $WY$ परिभाषित है और इसकी कोटि $n \times k$ है।

केवल तभी आव्यूह $PY$ और $WY$ जोड़े जा सकते हैं जब उनकी कोटि समान हो।

हालांकि, $PY$ की कोटि $p \times k$ है और $WY$ की कोटि $n \times k$ है। इसलिए, हमें $p=n$ होना चाहिए।

इस प्रकार, $k=3$ और $p=n$ वह सीमा है जो $n, k$ और $p$ पर लागू होती है ताकि $PY + WY$ परिभाषित हो।

22. यदि $n=p$, तो आव्यूह $7 X - 5 Z$ की कोटि है:

(A) $p \times 2$

(B) $2 \times n$

(C) $n \times 3$

(D) $p \times n$

उत्तर दिखाएँ

हल

सही उत्तर $B$ है।

मैट्रिक्स $X$ की कोटि $2 \times n$ है।

इसलिए, मैट्रिक्स $7 X$ की भी समान कोटि है।

मैट्रिक्स $Z$ की कोटि $2 \times p$ है, अर्थात $2 \times n$ [क्योंकि $n=p$]

इसलिए, मैट्रिक्स $5 Z$ की भी समान कोटि है।

अब, मैट्रिक्स $7 X$ और $5 Z$ दोनों की कोटि $2 \times n$ है।

इसलिए, मैट्रिक्स $7 X-5 Z$ संगत है और इसकी कोटि $2 \times n$ है।


सीखने की प्रगति: इस श्रृंखला में कुल 5 में से चरण 2।