Matriks
What this chapter coversMatlamat bab ini
- Saya boleh mewakilkan maklumat situasi sebenar dalam bentuk matriks (2.1.1)
- Saya boleh menentukan peringkat matriks dan mengenal pasti unsur tertentu dalam suatu matriks (2.1.2)
- Saya boleh menentukan sama ada dua matriks adalah sama (2.1.3)
- Saya boleh menambah dan menolak matriks (2.2.1)
- Saya boleh mendarab matriks dengan suatu nombor (2.2.2)
- Saya boleh mendarab dua matriks (2.2.3)
- Saya boleh menerangkan ciri-ciri matriks identiti (2.2.4)
- Saya boleh menerangkan maksud matriks songsang dan menentukan matriks songsang bagi suatu matriks 2 × 2 (2.2.5)
- Saya boleh menggunakan kaedah matriks untuk menyelesaikan persamaan linear serentak (2.2.6)
- Saya boleh menyelesaikan masalah yang melibatkan matriks (2.2.7)
2.1Matriks
Mewakilkan maklumat dalam bentuk matriks (2.1.1)
Jadual data boleh ditulis sebagai matriks dengan mengekalkan nombor sahaja. Kedai Elektrik Sinar Jaya menjual 16 kipas angin berdiri, 18 kipas siling dan 11 kipas dinding di kedai, serta 5, 10 dan 4 unit dalam talian pada bulan Mac. Data ini menjadi matriks peringkat 2 × 3.
Jenis matriks
| Jenis | Maksud | Contoh (daripada Contoh 1, m.s. 37) |
|---|---|---|
| Matriks baris | hanya satu baris (peringkat 1 × n) | 1700210020001800 |
| Matriks lajur | hanya satu lajur (peringkat m × 1) | 1700210020001800 |
| Matriks segi empat sama | bilangan baris sama dengan bilangan lajur | 13511024889 |
| Matriks segi empat tepat | bilangan baris berbeza daripada bilangan lajur | 768082887270 |
Setiap orang menjadi satu lajur: 768082887270 (3 baris, 2 lajur: segi empat tepat). Jika setiap orang ditulis sebagai satu baris, matriksnya 768272808870.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Peringkat matriks dan unsur matriks (2.1.2)
Peringkat P ialah 1 × 3, peringkat Q ialah 2 × 1 dan peringkat R ialah 4 × 4.
p13 = 9 (baris pertama, lajur ke-3), q21 = 5 dan r34 = 1 (baris ke-3, lajur ke-4).
Bagi D = −250419: peringkat 3 × 2, d11 = −2, d21 = 0, d32 = 9.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Matriks yang sama (2.1.3)
(b) C = 39 dan D = 39: C ≠ D kerana peringkat C ialah 1 × 2 manakala peringkat D ialah 2 × 1.
(c) 83−70 ≠ 8−730: unsur sepadan tidak sama.
Nombor perpuluhan dan pecahan yang bernilai sama, seperti 0.5 dan ½, dikira sama.
Unsur sepadan sama: x = 5; 7 = y + 1, maka y = 6; 5 − 3z = 2z, maka 5 = 5z dan z = 1.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
2.2Operasi asas matriks
Menambah dan menolak matriks (2.2.1)
Jualan kipas angin bulan Mac ialah P = 1618115104, bulan April Q = 201597125 dan bulan Mei R = 152110102410. Jumlah jualan Mac dan April ialah P + Q = 36332012229. Perbezaan jualan Mei dengan April ialah R − Q = −5613125.
Secara am, abcd ± efgh = a ± eb ± fc ± gd ± h.
C = 10−846−117, D = 14−21−359: C + D = 24−1053−616.
Tambah unsur sepadan: 3x − 1−1−55 + 2y = 8−1−513. Maka 3x − 1 = 8, x = 3; 5 + 2y = 13, y = 4.
Stok akhir = stok awal + buku baharu diterima − buku hilang dan rosak = [326 335 82] + [56 47 15] − [32 26 11] = [350 356 86]. Stok akhir buku Sains, Matematik dan Ekonomi masing-masing ialah 350, 356 dan 86.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Mendarab matriks dengan suatu nombor (2.2.2)
Daripada MobiLIsasi Minda 1 (m.s. 47): penambahan matriks mematuhi hukum kalis tukar tertib (A + B = B + A) dan hukum kalis sekutuan ((A + B) + C = A + (B + C)); penolakan tidak (A − B ≠ B − A). Penambahan dan penolakan matriks mematuhi hukum kalis agihan, h(A ± B) = hA ± hB.
Parkir: Jadual X (hari bekerja) = 4282011, Jadual Y (hujung minggu) = 255123. Dalam seminggu, 5X + 2Y = 2605012461.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Mendarab dua matriks (2.2.3)
Komisen jualan setiap kipas berdiri, siling dan dinding ialah RM25, RM30 dan RM20, ditulis sebagai matriks lajur K. Maka PK = 1618115104253020 = 16(25) + 18(30) + 11(20)5(25) + 10(30) + 4(20) = 1160505: komisen RM1 160 di kedai dan RM505 dalam talian. Peringkat PK ialah 2 × 1.
AB = 23156−7−21 = (2)(6) + (3)(−2)(2)(−7) + (3)(1)(1)(6) + (5)(−2)(1)(−7) + (5)(1) = 6−11−4−2.
GE (1 × 2 dan 2 × 3) = 82021, berperingkat 1 × 3. FG (2 × 1 dan 1 × 2) = −8−62821, berperingkat 2 × 2. GF (1 × 2 dan 2 × 1) = 13, berperingkat 1 × 1. Jadi FG ≠ GF.
Bagi K = 32−154−2: KL2 = 48−16−161164−26.
Jumlah pelaburan Khairil = 5 000(1.50) + 4 000(0.82) = 7 500 + 3 280 = RM10 780; Mahmud = 2 000(1.50) + 6 000(0.82) = 3 000 + 4 920 = RM7 920.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Matriks identiti (2.2.4)
Misalnya I berperingkat 2 × 2 ialah 1001 dan I berperingkat 3 × 3 ialah 100010001. Matriks identiti tidak mengubah matriks yang didarab dengannya, seperti a × 1 = a.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Matriks songsang dan penentu (2.2.5)
Misalnya 21533−1−52 = 1001, maka kedua-dua matriks itu songsang antara satu sama lain.
B = 3524: |B| = 12 − 10 = 2, maka B−1 = ½4−5−23 = 2−5⁄2−13⁄2.
C = 2−61−2: |C| = 2(−2) − (−6)(1) = 2, maka C−1 = ½−26−12 = −13−1⁄21.
(a) D tiada matriks songsang jika ad − bc = −2m + 6 = 0, maka m = 3.
(b) Jika D−1 = −13−1⁄21, daripada DD−1 = I, unsur baris 1 lajur 1: m(−1) + (−6)(−1⁄2) = −m + 3 = 1, maka m = 2.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Persamaan linear serentak dengan kaedah matriks (2.2.6)
Persamaan linear serentak ax + by = p dan cx + dy = q ditulis sebagai abcdxy = pq, iaitu AX = B. Pekali x membentuk lajur pertama A, pekali y membentuk lajur kedua A dan pemalar membentuk B. Darabkan kedua-dua belah dengan A−1 di sebelah kiri: A−1AX = A−1B, IX = A−1B, maka X = A−1B, iaitu xy = 1/(ad − bc) d−b−capq.
Contoh 27 (m.s. 63): 3x + 4y = 12 dan 5x − 6y = 7 ditulis sebagai 345−6xy = 127.
xy = ½−42−3114 = ½41 = 21⁄2. Maka x = 2 dan y = ½.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Menyelesaikan masalah yang melibatkan matriks (2.2.7)
Gunakan langkah bagi buku teks: memahami masalah (tentukan pemboleh ubah), merancang strategi (bentuk dua persamaan linear, tulis AX = B), melaksanakan strategi (X = A−1B) dan membuat kesimpulan (nyatakan jawapan dengan unit).
2x + y = 32, 5x + 3y = 88: 2153xy = 3288. |A| = 6 − 5 = 1; X = 3−1−523288 = 816.
Tiket kanak-kanak RM8 dan tiket dewasa RM16.
10x + 10y = 720, 5x + 9y = 540. |A| = 90 − 50 = 40; X = 1/40 9−10−510720540 = 1/40 10801800 = 2745. Dihasilkan 27 kamera K dan 45 kamera L sehari.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
★Arena Rumusan, Refleksi dan projek
Arena Rumusan (m.s. 67)
| Perkara | Ringkasan |
|---|---|
| Matriks, peringkat, unsur | Peringkat m × n; aij ialah unsur baris ke-i, lajur ke-j. Matriks sama jika peringkat sama dan unsur sepadan sama. |
| Tambah dan tolak | Hanya untuk matriks sama peringkat; tambah atau tolak unsur sepadan. |
| Pendaraban skalar | Darabkan setiap unsur dengan skalar. |
| Darab dua matriks | (m × n)(n × p) memberi m × p; baris darab lajur; AB ≠ BA secara amnya. |
| Matriks identiti | I segi empat sama, 1 di pepenjuru utama; AI = IA = A. |
| Matriks songsang | A−1 = 1/(ad − bc) [d −b; −c a], ad − bc ≠ 0; AA−1 = A−1A = I. |
| Persamaan linear serentak | AX = B, X = A−1B. |
Refleksi (m.s. 68)
Pada akhir bab ini, semak sama ada anda boleh: mewakilkan maklumat situasi sebenar dalam bentuk matriks; menentukan peringkat dan mengenal pasti unsur; menentukan sama ada dua matriks sama; menambah dan menolak matriks; mendarab matriks dengan suatu nombor; mendarab dua matriks; menerangkan ciri matriks identiti; menerangkan maksud matriks songsang dan menentukan matriks songsang bagi matriks 2 × 2; menggunakan kaedah matriks untuk menyelesaikan persamaan linear serentak; dan menyelesaikan masalah yang melibatkan matriks.
Projek Mini (m.s. 68)
Rangkaian laluan bas boleh ditulis sebagai matriks. Bucu P, Q, R, S dan T mewakili bandar manakala tepi mewakili laluan bas. Baris ialah bandar asal (Dari) dan lajur ialah bandar destinasi (Ke); unsur 1 bermaksud ada laluan terus dan 0 bermaksud tiada.
Matriks laluan (baris dan lajur mengikut urutan P, Q, R, S, T): 0110010100110100010100010. Unsur baris 3 lajur 4 ialah 1 kerana ada laluan terus dari R ke S. Dalam projek anda, laporkan pengenalan sistem pengangkutan awam di kawasan anda, penggunaan matriks untuk mewakilkan sistem laluan itu, dan maksud unsur dalam matriks.
Latih Ekstensif (m.s. 69-70)
Soalan di akhir bab dikelaskan kepada tiga tahap. FAHAM (no. 1-5): bilangan baris dan lajur, peringkat hasil darab, nilai penentu, E + E + E = 3E dan menulis persamaan serentak dalam bentuk matriks. MASTERI (no. 6-11): GH = HG, mencari B daripada AB = I, persamaan matriks dengan pecahan dan perpuluhan, F3, mencari p dan q daripada hasil darab, dan menyelesaikan 2y − x = 5, 3x − 8y = −19. CABAR (no. 12-16): masalah peserta maraton, persamaan tanpa penyelesaian (p = −2q), markah keseluruhan dengan matriks, diet dan komisen pendingin hawa. Set ulang kaji bab ini memuat soalan setara dan jawapannya.
Terokai Matematik: kriptografi (m.s. 71)
Setiap huruf diberi nombor (A = 1, B = 2, …, ruang = 0). Mesej ditulis sebagai matriks 2 × 1, didarab dengan kunci penyulitan M = 2−110; hasil negatif ditambah 30. Penyahsulitan menggunakan K = 01−12, iaitu matriks songsang M. Contohnya “GURU KELAS” menjadi pasangan (7, 21), (18, 21), (0, 11), (5, 12), (1, 19). Pasangan pertama: M721 = −77, tambah 30 pada −7 memberi 23 dan 7, iaitu “WG”. Mesej penuh yang disulitkan ialah “WGORS ?EMA”. Menyahsulit dengan K memulangkan “GURU KELAS”.
Nota ini mengikut buku teks Matematik Tingkatan 5 (KSSM), Bab 2 Matriks, m.s. 34–71. Contoh dikira semula; rajah dilukis semula dengan label Bahasa Melayu.