与えられた行列 $A = \begin{bmatrix} 1 & 4 & -3 \\ 2 & 2 & 1 \\ -1 & -3 & 2 \end{bmatrix}$ の逆行列 $A^{-1}$ を求める問題です。逆行列は、文字(ア、イ、ウ、エ、オ、カ、キ、ク、ケ)で表されています。

代数学行列逆行列行列式余因子行列随伴行列
2025/6/13

1. 問題の内容

与えられた行列 A=[143221132]A = \begin{bmatrix} 1 & 4 & -3 \\ 2 & 2 & 1 \\ -1 & -3 & 2 \end{bmatrix} の逆行列 A1A^{-1} を求める問題です。逆行列は、文字(ア、イ、ウ、エ、オ、カ、キ、ク、ケ)で表されています。

2. 解き方の手順

まず、行列 AA の行列式 A|A| を計算します。
A=1(221(3))4(221(1))+(3)(2(3)2(1))|A| = 1(2\cdot2 - 1\cdot(-3)) - 4(2\cdot2 - 1\cdot(-1)) + (-3)(2\cdot(-3) - 2\cdot(-1))
=1(4+3)4(4+1)3(6+2)= 1(4 + 3) - 4(4 + 1) - 3(-6 + 2)
=7203(4)= 7 - 20 - 3(-4)
=720+12= 7 - 20 + 12
=1= -1
次に、余因子行列 CC を計算します。
C11=(221(3))=7C_{11} = (2\cdot2 - 1\cdot(-3)) = 7
C12=(221(1))=5C_{12} = -(2\cdot2 - 1\cdot(-1)) = -5
C13=(2(3)2(1))=4C_{13} = (2\cdot(-3) - 2\cdot(-1)) = -4
C21=(42(3)(3))=(89)=1C_{21} = -(4\cdot2 - (-3)\cdot(-3)) = -(8 - 9) = 1
C22=(12(3)(1))=(23)=1C_{22} = (1\cdot2 - (-3)\cdot(-1)) = (2 - 3) = -1
C23=(1(3)4(1))=(3+4)=1C_{23} = -(1\cdot(-3) - 4\cdot(-1)) = -(-3 + 4) = -1
C31=(41(3)2)=(4+6)=10C_{31} = (4\cdot1 - (-3)\cdot2) = (4 + 6) = 10
C32=(11(3)2)=(1+6)=7C_{32} = -(1\cdot1 - (-3)\cdot2) = -(1 + 6) = -7
C33=(1242)=(28)=6C_{33} = (1\cdot2 - 4\cdot2) = (2 - 8) = -6
したがって、余因子行列は次のようになります。
C=[7541111076]C = \begin{bmatrix} 7 & -5 & -4 \\ 1 & -1 & -1 \\ 10 & -7 & -6 \end{bmatrix}
転置余因子行列 (または随伴行列) CTC^T は次のようになります。
CT=[7110517416]C^T = \begin{bmatrix} 7 & 1 & 10 \\ -5 & -1 & -7 \\ -4 & -1 & -6 \end{bmatrix}
逆行列 A1A^{-1} は、行列式で割った転置余因子行列で与えられます。
A1=1ACT=11[7110517416]=[7110517416]A^{-1} = \frac{1}{|A|} C^T = \frac{1}{-1} \begin{bmatrix} 7 & 1 & 10 \\ -5 & -1 & -7 \\ -4 & -1 & -6 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} -7 & -1 & -10 \\ 5 & 1 & 7 \\ 4 & 1 & 6 \end{bmatrix}
よって、A1=[7110517416]A^{-1} = \begin{bmatrix} -7 & -1 & -10 \\ 5 & 1 & 7 \\ 4 & 1 & 6 \end{bmatrix} より、
ア = -7, イ = -1, ウ = -10
エ = 5, オ = 1, カ = 7
キ = 4, ク = 1, ケ = 6

3. 最終的な答え

ア = -7
イ = -1
ウ = -10
エ = 5
オ = 1
カ = 7
キ = 4
ク = 1
ケ = 6

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