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What is the inverse of A? \( \left[\begin{array}{ccc}1 & 3 & 1 \\ 2 & 7 & 4 \\ 1 & -1 & -5\end{array}\right] \)

Ask by Rowe Fleming. in the United States
Feb 03,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

Responder

The inverse of matrix \( A \) is \[ \begin{bmatrix} -\dfrac{31}{2} & 7 & \dfrac{5}{2} \\ 7 & -3 & -1 \\ -\dfrac{9}{2} & 2 & \dfrac{1}{2} \end{bmatrix} \]

Solución

To find the inverse of the matrix \[ A = \begin{bmatrix} 1 & 3 & 1 \\ 2 & 7 & 4 \\ 1 & -1 & -5 \end{bmatrix}, \] we can follow these steps: ### 1. Calculate the Determinant of \( A \) The determinant of a \( 3 \times 3 \) matrix \[ \begin{bmatrix} a & b & c \\ d & e & f \\ g & h & i \end{bmatrix} \] is given by: \[ \text{det}(A) = a(ei - fh) - b(di - fg) + c(dh - eg). \] For matrix \( A \): \[ \text{det}(A) = 1(7 \times (-5) - 4 \times (-1)) - 3(2 \times (-5) - 4 \times 1) + 1(2 \times (-1) - 7 \times 1) \] \[ = 1(-35 + 4) - 3(-10 - 4) + 1(-2 - 7) \] \[ = -31 + 42 - 9 = 2. \] Since \(\text{det}(A) \neq 0\), the inverse exists. ### 2. Find the Matrix of Minors Calculate the minor for each element by determining the determinant of the \( 2 \times 2 \) submatrix that remains after removing the row and column of that element. \[ \text{Minor}(A) = \begin{bmatrix} -31 & -14 & -9 \\ 14 & -6 & 4 \\ 5 & -2 & 1 \end{bmatrix}. \] ### 3. Apply Cofactors Apply the checkerboard pattern of signs to the matrix of minors to get the cofactor matrix: \[ \text{Cofactor}(A) = \begin{bmatrix} -31 & 14 & -9 \\ 14 & -6 & 4 \\ 5 & -2 & 1 \end{bmatrix}. \] ### 4. Transpose the Cofactor Matrix to Get the Adjugate \[ \text{Adj}(A) = \begin{bmatrix} -31 & 14 & 5 \\ 14 & -6 & -2 \\ -9 & 4 & 1 \end{bmatrix}. \] ### 5. Multiply by \( \frac{1}{\text{det}(A)} \) to Find the Inverse \[ A^{-1} = \frac{1}{2} \begin{bmatrix} -31 & 14 & 5 \\ 14 & -6 & -2 \\ -9 & 4 & 1 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} -\dfrac{31}{2} & 7 & \dfrac{5}{2} \\ 7 & -3 & -1 \\ -\dfrac{9}{2} & 2 & \dfrac{1}{2} \end{bmatrix}. \] ### Final Answer \[ A^{-1} = \begin{bmatrix} -\dfrac{31}{2} & 7 & \dfrac{5}{2} \\ 7 & -3 & -1 \\ -\dfrac{9}{2} & 2 & \dfrac{1}{2} \end{bmatrix} \]

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Beyond the Answer

To find the inverse of matrix \( A \), we first need to check if it’s invertible by calculating its determinant. If the determinant is non-zero, we can proceed to find the inverse. For the matrix: \[ A = \begin{bmatrix} 1 & 3 & 1 \\ 2 & 7 & 4 \\ 1 & -1 & -5 \end{bmatrix} \] Calculating the determinant using the rule for \(3 \times 3\) matrices, we find that it equals \(A_{11}(A_{22}A_{33}-A_{23}A_{32}) - A_{12}(A_{21}A_{33}-A_{23}A_{31}) + A_{13}(A_{21}A_{32}-A_{22}A_{31})\). After carrying out those calculations, you should find that the determinant is indeed \( -8 \) (non-zero), meaning the inverse exists. The inverse can then be calculated using the adjugate method or through row reduction. Calculating the adjugate and dividing each entry by the determinant gives us: \[ A^{-1} = \frac{1}{-8} \begin{bmatrix} -29 & -5 & 8 \\ -8 & -1 & 6 \\ 7 & 1 & -3 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} \frac{29}{8} & \frac{5}{8} & -1 \\ 1 & \frac{1}{8} & -\frac{3}{4} \\ -\frac{7}{8} & -\frac{1}{8} & \frac{3}{8} \end{bmatrix} \] Now you have the inverse of matrix \( A \)!

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