Нестандартная методика деления (слева и справа) квадратных матриц одного размера в среде MathCAD
Применяя обратные операции в математике можно увидеть новые связи в учебном материале. Их применение позволяет получить и новые методические подходы, обобщения, модификацию научного знания.
При использовании обратных операций, несомненно, лучше понимается изучаемый материал. Поставленная перед студентом задача может быть легче проанализирована, составлен план её решения.
Выполнение обратных операций позволяет использовать различные ходы мысли: аналитические и синтетические, с помощью которых можно увидеть и осознать те логические связи в соответствующем разделе или теме (а также и между ними), которые до этого были не известны, или воспринимались формально, без обдумывания. Несомненно, что умение видеть и выполнять обратные операции позволяют иной раз заметить кроме стандартных способов решения поставленной задачи и нестандартные.
Примерами обратных операций: могут быть: умножение - деление, сложение - вычитание, дифференцирование - интегрирование, и т.д. В данной работе будем рассматривать операцию, обратную операции умножения матриц - их деление (для случая квадратных матриц одного размера) без использования обратных матриц. Рассмотрим этот вопрос и в теории матриц, и с использованием математического редактора MathCAD.
Указанная задача появляется при решении матричных уравнений или систем матричных уравнений. При этом все компоненты этих структур - квадратные матрицы одинакового размера. Традиционно эта задача решается посредством нахождения обратной матрицы. Но есть и другой способ решения задачи!
Впервые формулы и правила непосредственного деления квадратных матриц одинакового размера вывел студент Кендюхов В.С. (07-ФАПИ. 2008 г.), под руководством одного из авторов (Часов К.В. [1, с. 46-48]). Необходимо отметить, что небезызвестные формулы Крамера вычисляют лишь неизвестную матрицу-столбец (решение системы n уравнений с n неизвестными), но не матрицу того же порядка, что и основная матрица системы при произведении матриц одного порядка, дающих в результате матрицу того же порядка, что и перемножаемые матрицы. Исследование литературных источников (по высшей алгебре) также не вывило наличия непосредственной операции деления квадратных матриц одинакового размера (кроме формул Крамера с известным ограничением).
Умение нестандартно делить квадратные матрицы одного размера позволяет получить более полное представление об операциях с матрицами и определителями [2, с. 92].
Поэтому авторы поставили перед собой проблему: внедрение в учебный процесс нестандартной методики деления квадратных матриц одного размера (в том числе и n-го порядка) без вычисления обратной, получение формул вычисления элементов неизвестной матрицы как множимого, так и множителя, реализация полученных формул в среде математического редактора MathCAD.
Основными результатами проведённого научного исследования одним из авторов (Колупаев И.А.) являются подтверждение формул вычисления элементов неизвестной матрицы-множимого (или множителя) 2-го, 3-го, ..., n-го порядков, правил их вычисления, полученных студентом Кендюховым В.С. Кроме того, были впервые получены формулы вычисления матрицы-множимого или множителя с помощью MathCAD.
При этом нужно отметить, что в среде MathCAD есть только одна операция деления - деления на матрицу-множитель (деление справа) (рис. 1). Но совершенно не представлена операция деления на матрицу-множимое (деление слева).
Рис. 1. Операция деления на матрицу-множитель (деление справа)
Авторами были изучены операции с матрицами в математическом редакторе MathCAD (в частности - рис. 1). Проводя компьютерный эксперимент, были получены соответствующие поставленной задаче формулы поэлементного расчёта искомой матрицы.
Рассмотрим алгебраическое решение задачи для матриц 2-го порядка. Пусть имеются две матрицы 2-го порядка А и Х, при их перемножении получаем матрицу С.
А×Х = С, тогда искомая матрица Х = С/Аслева.
Ниже (рис. 2) приведены формулы нахождения элементов матрицы, получаемой при делении одной матрицы 2-го порядка на другую.
Рис. 2. Операция деления матрицы на матрицу
В результате вывода по формулам Крамера получаем матрицу-результат (рис. 3).
Аналогично получаются формулы для случая X×A = С - Х = С/шсправа.
Рис. 3. Матрица-результат «левого» деления в теории
Далее составляем документ в MathCAD. Несмотря на то, что деление справа присутствует в редакторе (рис. 1), формулы были получены и реализованы (для проверки формул и правил). Для получения формул «левого» деления матриц зададим соответствующие матрицы третьего порядка (рис. 4). Соответствующие формулы и правила для деления матриц второго порядка легко переносятся на матрицы третьего порядка.
Рис. 4. Задание исходных матриц
Затем, используя правило [1, с. 47-48], составляем формулы, вычисляющие соответствующие элементы матрицы. После этого проверяем соответствующие формулы «левого» деления (рис. 5).
Рис. 5. Проверка «левого» деления матриц
Правило работает! И, хотя вычислительных операций по этой методике больше, чем при использовании обратных матриц, применив функцию пользователя или специальное средство - области, все промежуточные выкладки или вычисления мож- но скрыть.
Проведённое исследование расширяет представление о взаимно-обратных операциях в математике, показывает многообразие методов решения задач, в частности деления квадратных матриц одинакового размера как стандартными, так и нестандартными методами. Это, несомненно, влияет на усвояемость обучающимися теоретического материала на операции с матрицами. Применение математического редактора MathCad позволяет обучающимся более ясно представлять смысл выполняемых математических действий.
Список литературы
1. Кендюхов В.С., Часов К.В. Операция деления матрицы на матрицу (квадратные) // Сборник студенческих работ, отмеченных наградами XIV студенческой научной конференции АМТИ. - Армавир: Изд-во АМТИ, 2008.- Вып.1. - С. 46-48.
2. Часов К.В. Развитие учебной деятельности студентов при обучении математике // Педагогика-XXI: материалы II Международной научно-теоретической конференции. - Ч.2. - Караганда: ПЦ «Полиграфист», 2011. - С. 90-95.
Проведено исследование 63 препаратов уретровезикального сегмента и предстательной железы мужчин первого зрелого периода, относящихся к различным расам: европеоидам и монголоидам. Результаты: 1. межмочеточниковая складка Мерсье, расстояние от внутреннего отверстия уретры до устья мочеточника, площадь треугольника Льето достоверно больше у монголоидов при отсутствии достоверной разницы показателей «уретрального» угла треугольника Льето. 2. уретровезикальный угол, длина супрамонтанной части простатического отдела уретры и длина всего простатического отдела уретры у монголоидов достоверно больше. 3. семенной бугорок у представителей монголоидной расы в 85,7% представлял собой утолщение центральной складки простатического отдела уретры, наличие простатической маточки не зарегистрировано ни в одном случае. Семенной бугорок представителей европеоидной расы был более выражен и представлял собой анатомическое образование бόльшими размерами, простатическая маточка зарегистрирована в 60% случаев. 4. общий объем простаты у европеоидов и монголоидов не отличался, однако, центральная ее доля у монголоидов достоверно больше, а переходная достоверно меньше.
...
10 06 2026 15:33:33
Статья в формате PDF
234 KB...
09 06 2026 1:45:21
Статья в формате PDF
290 KB...
08 06 2026 1:48:59
Настоящая работа посвящена экономико-математическому моделированию процесса кадрового обеспечения организации с учетом основных положений и методов индустриально-организационной психологии [1].
...
07 06 2026 21:30:53
Статья в формате PDF
183 KB...
06 06 2026 20:33:49
Рассмотрен вопрос получения модифицированного высокотемпературным воздействием в присутствии гидропероксида пинана олигомерного продукта из отходов производства СК. Исследован процесс получения водноолигомерноантиоксидантной дисперсии на его основе. Проведена оценка влияния добавки данной дисперсии на процесс выделения каучука из латекса.
...
05 06 2026 16:59:40
Статья в формате PDF 117 KB...
03 06 2026 6:24:17
Статья в формате PDF
123 KB...
02 06 2026 20:44:35
Статья в формате PDF
126 KB...
01 06 2026 10:51:40
Статья в формате PDF
103 KB...
31 05 2026 5:24:31
Статья в формате PDF
153 KB...
30 05 2026 1:33:19
Статья в формате PDF
142 KB...
28 05 2026 11:47:22
Статья в формате PDF
107 KB...
27 05 2026 5:13:38
Статья в формате PDF
179 KB...
26 05 2026 10:11:59
Статья в формате PDF
102 KB...
25 05 2026 17:11:51
Рассмотрены физико-химические параметры гаматогенных флюидов порфировых систем различных геодинамических обстановок. Показаны отличия в хаpaктере развития и изменения флюидного режима различных по масштабу оруденения порфировых месторождений. Высказано предположение о важной роли возникновения нестабильности в листосфере, астеносфере и более глубоких геосфер с участием плюмтектоники при формировании крупных порфировых систем.
...
24 05 2026 18:29:35
Статья в формате PDF
117 KB...
22 05 2026 16:54:36
Статья в формате PDF
98 KB...
21 05 2026 9:46:24
С помощью программы компьютерного моделирования MolScript на базе данных рентгеноструктурного анализа (РСА) осуществлено сравнение вторичных структур глюкоамилаз из Aspergillus awamori и Saccharomycopsis fibuligera. Получены данные о типах вторичной структуры, количественном соотношении, топологии упорядоченных и нерегулярных участков.
...
19 05 2026 5:11:55
Статья в формате PDF
214 KB...
18 05 2026 23:46:38
Статья в формате PDF
103 KB...
17 05 2026 15:34:53
Статья в формате PDF
108 KB...
16 05 2026 8:24:21
Статья в формате PDF
207 KB...
14 05 2026 18:50:24
Статья в формате PDF
300 KB...
13 05 2026 14:32:59
Статья в формате PDF
306 KB...
12 05 2026 9:57:23
В статье исследованы некоторые проблемы опережающего антикризисного управления предприятием.
...
11 05 2026 15:57:41
Статья в формате PDF
257 KB...
09 05 2026 20:45:49
В статье дано определение техническому состоянию техники, представлены виды технических состояний и процессы изменения технического состояния при эксплуатации. Бытовая техника при эксплуатации может принимать исправное и неисправное состояние, а также работоспособное и неработоспособное состояние. Показана взаимосвязь видов технических состояний в виде графа переходов технических состояний, позволяющий проводить технологию восстановления работоспособности техники. Определен порядок восстановления бытовой техники и сформулирован критерий отказа техники. Рассмотрены признаки восстановления бытовой техники по отношению к восстанавливаемой и невосстанавливаемой техники. Показано, что к невосстанавливаемой технике относится техника, нахоящаяся в предельном состоянии или в результате ресурсного отказа. Рассмотрены признаки предельного состояния для восстанавливаемой и невосстанавливаемой техники.
...
07 05 2026 23:56:17
Статья в формате PDF
125 KB...
06 05 2026 13:56:10
Статья в формате PDF
112 KB...
05 05 2026 20:45:14
Статья в формате PDF
322 KB...
04 05 2026 7:21:40
Статья в формате PDF
531 KB...
02 05 2026 14:37:59
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
