Math processing error как исправить

Ошибка домена математики Python (как исправить эту глупую ошибку) Вы можете столкнуться с специальной ValueError при работе с математическим модулем Python. ValueError: Ошибка Math Domain Python поднимает эту ошибку, когда вы пытаетесь сделать что-то, что не является математически возможным или математически определенным. Чтобы понять эту ошибку, посмотрите на определение домена: «Домен функции является полной […]

Содержание

  1. Ошибка домена математики Python (как исправить эту глупую ошибку)
  2. Ошибка домена математики Python SQRT
  3. Журнал ошибки домена Python Math
  4. Ошибка ошибки домена математики Python ACOS
  5. Ошибка домена Math Python Asin
  6. Ошибка ошибки домена Python Math POW POW
  7. Ошибка numpy математический домен – np.log (x)
  8. Куда пойти отсюда?
  9. Методом математической индукции доказать, что: (1*3+2*5+. +n(2n+1)=frac)
  10. Лучший ответ
  11. [Math Processing Error] #1032
  12. Comments
  13. Обратная пропорциональность. Гипербола
  14. Обратная пропорциональность – коротко о главном
  15. График обратной пропорциональности
  16. На что влияют коэффициенты

Ошибка домена математики Python (как исправить эту глупую ошибку)

Вы можете столкнуться с специальной ValueError при работе с математическим модулем Python. ValueError: Ошибка Math Domain Python поднимает эту ошибку, когда вы пытаетесь сделать что-то, что не является математически возможным или математически определенным. Чтобы понять эту ошибку, посмотрите на определение домена: «Домен функции является полной … ошибка домена Python Math (как исправить эту глупую ошибку) Подробнее»

Автор: Chris
Дата записи

Автор оригинала: Chris.

Вы можете столкнуться с специальными ValueError При работе с Python’s Математический модуль Отказ

Python поднимает эту ошибку, когда вы пытаетесь сделать то, что не математически возможно или математически определяется.

Чтобы понять эту ошибку, посмотрите на определение домен :

« Домен функции – это полный набор возможных значений независимой переменной. Грубо говоря, домен это набор всех возможных (входных) X-значений, который приводит к действительному (выводу) Y-значению. ” ( Источник )

Домен функции – это набор всех возможных входных значений. Если Python бросает ValueError: Ошибка математического домена Вы пропустили неопределенный ввод в Математика функция. Исправьте ошибку, передавая действительный вход, для которого функция может рассчитать числовой выход.

Вот несколько примеров:

Ошибка домена математики Python SQRT

Ошибка по математике домена появляется, если вы передаете отрицательный аргумент в math.sqrt () функция. Математически невозможно рассчитать квадратный корень отрицательного числа без использования сложных чисел. Python не получает это и бросает ValueError: Ошибка математического домена Отказ

Вот минимальный пример:

Вы можете исправить ошибку математической домена, используя CMATH Пакет, который позволяет создавать комплексные числа:

Журнал ошибки домена Python Math

Ошибка математической домена для math.log () Появится функция, если вы проходите нулевое значение в него – логарифм не определен для значения 0.

Вот код на входном значении за пределами домена функции логарифма:

Выходной выход – это ошибка домена математики:

Вы можете исправить эту ошибку, передавая действительное входное значение в math.log () Функция:

Эта ошибка иногда может появиться, если вы пройдете очень небольшое число в IT-Python, который не может выразить все номера. Чтобы пройти значение «Близки к 0», используйте Десятичная Модуль с более высокой точностью или пройти очень маленький входной аргумент, такой как:

Ошибка ошибки домена математики Python ACOS

Ошибка математической домена для math.acos () Появится функция, если вы передаете значение для него, для которого он не определен-ARCCO, определяется только значениями между -1 и 1.

Вот неверный код:

Выходной выход – это ошибка домена математики:

Вы можете исправить эту ошибку, передавая действительное входное значение между [-1,1] в math.acos () Функция:

Ошибка домена Math Python Asin

Ошибка математической домена для math.asin () Функция появляется, если вы передаете значение в него, для которого он не определен – Arcsin определяется только значениями между -1 и 1.

Вот ошибочный код:

Выходной выход – это ошибка домена математики:

Вы можете исправить эту ошибку, передавая действительное входное значение между [-1,1] в math.asin () Функция:

Ошибка ошибки домена Python Math POW POW

Ошибка математической домена для math.pow (a, b) Функция для расчета A ** B, по-видимому, если вы передаете негативное базовое значение, и попытайтесь вычислить негативную мощность. Причина этого не определена, состоит в том, что любое отрицательное число к мощности 0,5 будет квадратным числом – и, таким образом, комплексное число. Но комплексные числа не определены по умолчанию в Python!

Выходной выход – это ошибка домена математики:

Если вам нужен комплекс номер, A B должен быть переписан в E B ln a Отказ Например:

Видите ли, это сложный номер!

Ошибка numpy математический домен – np.log (x)

Это график log (x) . Не волнуйтесь, если вы не понимаете код, что важнее, является следующим точком. Вы можете видеть, что журнал (X) имеет тенденцию к отрицательной бесконечности, когда X имеет тенденцию к 0. Таким образом, математически бессмысленно рассчитать журнал отрицательного числа. Если вы попытаетесь сделать это, Python поднимает ошибку математической домена.

Куда пойти отсюда?

Достаточно теории, давайте познакомимся!

Чтобы стать успешным в кодировке, вам нужно выйти туда и решать реальные проблемы для реальных людей. Вот как вы можете легко стать шестифункциональным тренером. И вот как вы польские навыки, которые вам действительно нужны на практике. В конце концов, что такое использование теории обучения, что никто никогда не нуждается?

Практические проекты – это то, как вы обостряете вашу пилу в кодировке!

Вы хотите стать мастером кода, сосредоточившись на практических кодовых проектах, которые фактически зарабатывают вам деньги и решают проблемы для людей?

Затем станьте питоном независимым разработчиком! Это лучший способ приближения к задаче улучшения ваших навыков Python – даже если вы являетесь полным новичком.

Присоединяйтесь к моему бесплатным вебинаре «Как создать свой навык высокого дохода Python» и посмотреть, как я вырос на моем кодированном бизнесе в Интернете и как вы можете, слишком от комфорта вашего собственного дома.

Присоединяйтесь к свободному вебинару сейчас!

Работая в качестве исследователя в распределенных системах, доктор Кристиан Майер нашел свою любовь к учению студентов компьютерных наук.

Чтобы помочь студентам достичь более высоких уровней успеха Python, он основал сайт программирования образования Finxter.com Отказ Он автор популярной книги программирования Python одноклассники (Nostarch 2020), Coauthor of Кофе-брейк Python Серия самооставленных книг, энтузиаста компьютерных наук, Фрилансера и владелец одного из лучших 10 крупнейших Питон блоги по всему миру.

Его страсти пишут, чтение и кодирование. Но его величайшая страсть состоит в том, чтобы служить стремлению кодер через Finxter и помогать им повысить свои навыки. Вы можете присоединиться к его бесплатной академии электронной почты здесь.

Источник

Методом математической индукции доказать, что: (1*3+2*5+. +n(2n+1)=frac<6>)

Posted Январь 13, 2014 by Агутина Вероника
Категория: Алгебра
Всего просмотров: 3248

Методом математической индукции доказать, что: (1*3+2*5+. +n(2n+1)=frac<6>)

Лучший ответ

Докажем методом математической индукции, что $$1*3+2*5+. +n(2n+1)=frac<6>$$

Доказательство методом математической индукции состоит из 3-х шагов.
Рассмотрим их подробно:

1 -й шаг. Проверяем истинность утверждения при (n = 1). Подставляем в нашу формулу (n= 1) и убедимся в этом $$1*(2*1+1)=frac<1*(1+1)(4*1+5)> <6>=> 3 = 3$$Т.е. получили истинное равенство (3 = 3). Для проверки можно подставить (n=2) . Подставляем (n=2) в формулу (3+2*(2*2+1)=frac<2*(2+1)(4*2+5)> <6>=> 13 = 13). Опять получили истинное равенство (так и должно было быть, мы же доказываем истинность для любого (n)). Теперь пора переходить ко второму шагу.

2 — й шаг. Предположим (будем считать), что равенство истинно при (n = n), т.е. (1*3+2*5+. +n(2n+1)=frac<6>) — истинно.

3-й шаг. Необходимо доказать истинность равенства при (n = n+1). Если мы докажем истинность этого равенства, то это будет означать истинность для любого (n). Подставим (n = n+1) в нашу формулу $$1*3+2*5+. +n(2n+1) + (n+1)(2(n+1)+1)=frac<(n+1)(n+1+1)(4(n+1)+5)> <6>=> $$$$ 1*3+2*5+. +n(2n+1) + (n+1)(2n+3)=frac<(n+1)(n+2)(4n+9)> <6>quad (1)$$ Докажем истинность равенства (1). Доказывать будем следующим образом. Рассмотрим левую часть равенства $$ 1*3+2*5+. +n(2n+1) + (n+1)(2n+3) = quad (2)$$ и преобразуем ее к правой части. Первые n — членов ряда, согласно п.2 равны (1*3+2*5+. +n(2n+1)=frac <6>) подставим в формулу (2), получаем $$ = frac <6>+ (n+1)(2n+3)= frac<6>(n(4n+5)+6(2n+3))=$$$$ = frac<6>(4n^2+5n+12n+18))= frac<6>(4n^2+17n+18))= $$ найдем корни квадратного уравнения $$ = frac<6>4*(x+2)(x+frac<9><4>)= frac<(n+1)(x+2)(4x+9)> <6>$$ Путем преобразований левой части (2) получили правую часть.
Равенство доказано методом математической индукции.

Источник

[Math Processing Error] #1032

The below math has rendered perfectly in firefox and chrome yesterday, but today we are getting ‘Math processing error’. We are unable to find the issue behind this. Could you please shed light on this?

Looking forward to hear from you.

The text was updated successfully, but these errors were encountered:

Please provide a live sample page (e.g., using jsbin etc) that exhibits the problem.

But a wild guess would be that you are using the CDN’s latest branch and given yesterday’s release of 2.5 you now have mixed versions of MathJax in your browser cache. See if it disappears when you clear your browser cache.

We’ve just started facing this in the past 12 hours as well. I was able to reproduce it when I first opened the page, but when I refreshed, everything started displaying correctly. Not everyone who experiences this will know to do this though.

We’re pointing to:
//cdn.mathjax.org/mathjax/latest/MathJax.js?config=TeX-AMS_HTML
which we suspect may be the cause.

The MathML you site also renders for me. I suspect Peter is right, that it is a caching issue causing you to get a mixture of files from 2.4 and 2.5. Clearing your browser cache and restarting the browser should clear that up. If not, can you temporarily change the URL where you load MathJax to //cdn.mathjax.org/mathjax/2.5-latest and see if that helps?

@dpvc re the OP. I could reproduce an issue which seems to happen with the Fast Preview enabled but not without it. The error reported is Error: I is null — see http://codepen.io/pkra/pen/ZYXYmE.

@pkra, OK, if I use the CommonHTML output, I do get that result.

The problem is that the original MathML is malformed. For example, it contains:

But the children of should be not . If you add in the missing and in both tables used for the labels at the top, then CommonHTML will display it properly.

I will look into how best to resolve the situation.

Источник

Обратная пропорциональность. Гипербола

Сейчас мы будем говорить об обратной пропорциональности, или другими словами об обратной зависимости, как о функции.

Мы закрепим понятие функции и научимся работать с коэффициентами и графиками.

А еще мы разберем несколько примеров построения графика функциигиперболы.

Обратная пропорциональность – коротко о главном

Определение:

Функция, описывающая обратную пропорциональность, – это функция вида ( displaystyle y=frac+b ), где ( kne 0), ( xne 0) и ( xne а)

По-другому эту функцию называют обратной зависимостью.

Область определения и область значений функции:

( Dleft( y right)=left( -infty ;0 right)cup left( 0;+infty right)) или, что то же самое, ( Dleft( y right)=mathbbbackslash left< 0 right>)

( Eleft( y right)=left( -infty ;0 right)cup left( 0;+infty right)) или ( Eleft( y right)=mathbbbackslash left< 0 right>).

График обратной пропорциональности (зависимости) – гипербола.

Коэффициент ( displaystyle k)

( displaystyle k) – отвечает за «пологость» и направление графика. Чем больше этот коэффициент, тем дальше от начала координат располагается гипербола, и, следовательно, она менее круто «поворачивает» (см. рисунок).

Знак коэффициента ( displaystyle k) влияет на то, в каких четвертях расположен график:

если ( displaystyle k>0), то ветви гиперболы расположены в ( displaystyle I) и ( displaystyle III) четвертях;

если ( displaystyle k

Коэффициент ( displaystyle a)

Если внимательно посмотреть на знаменатель, видим, что ( displaystyle a) – это такое число, которому не может равняться ( displaystyle x).

То есть ( x=a) – это вертикальная асимптота, то есть вертикаль, к которой стремится график функции

Коэффициент ( b)

Число ( b) отвечает за смещение графика функции вверх на величину ( b), если ( b>0), и смещение вниз, если ( b

Пример 2

Здесь нужно вспомнить, как квадратный трехчлен раскладывается на множители (это подробно описано в теме «Разложение на множители»).

Напомню, что для этого надо найти корни соответствующего квадратного уравнения: ( displaystyle <^<2>>+4-5=0).

Я найду их устно с помощью теоремы Виета: ( displaystyle <_<1>>=-5), ( displaystyle <_<2>>=1). Как это делается? Ты можешь научиться этому, прочитав тему «Квадратные уравнения».

Итак, получаем: ( displaystyle <^<2>>+4-5=left( x+5 right)left( x-1 right)), следовательно:

Пример 3

Ты уже попробовал решить сам? В чем загвоздка?

Наверняка в том, что в числителе у нас ( displaystyle 2x), а в знаменателе – просто ( displaystyle x).

Это не беда. Нам нужно будет сократить на ( displaystyle left( x+2 right)), поэтому в числителе следует вынести ( displaystyle 2) за скобки (чтобы в скобках ( displaystyle x) получился уже без коэффициента):

Ответ: ( displaystyle y=2-frac<5>).

График обратной пропорциональности

Как всегда, начнем с самого простого случая: ( displaystyle y=frac<1>).

Таблица обратной пропорциональности (зависимости)

( displaystyle mathbf) ( displaystyle -3) ( displaystyle -2) ( displaystyle -1) ( displaystyle -0,5) ( displaystyle 0,5) ( displaystyle 1) ( displaystyle 2) ( displaystyle 3) ( displaystyle 4)
( displaystyle mathbf) ( displaystyle -frac<1><3>) ( displaystyle -frac<1><2>) ( displaystyle -1) ( displaystyle -2) ( displaystyle 2) ( displaystyle ;1) ( displaystyle frac<1><2>) ( displaystyle frac<1><3>) ( displaystyle frac<1><4>)

Нарисуем точки на координатной плоскости:

Теперь их надо плавно соединить, но как?

Видно, что точки в правой и левой частях образуют будто бы несвязанные друг с другом кривые линии. Так оно и есть.

Это график гиперболы и выглядит он так:

Этот график называется «гипербола» (есть что-то похожее на «параболу» в этом названии, правда?). Как и у параболы, у гиперболы две ветки, только они не связаны друг с другом.

Каждая из них стремится своими концами приблизиться к осям ( displaystyle Ox) и ( displaystyle Oy), но никогда их не достигает. Если посмотреть на эту же гиперболу издалека, получится такая картина:

Оно и понятно: так как ( displaystyle xne 0), график не может пересекать ось ( displaystyle Oy). Но и ( displaystyle yne 0), так что график никогда не коснется и оси ( displaystyle Ox).

Ну что же, теперь посмотрим на что влияют коэффициенты.

На что влияют коэффициенты

Рассмотрим такие функции:

Ух ты, какая красота!

Все графики построены разными цветами, чтобы легче было их друг от друга отличать.

Итак, на что обратим внимание в первую очередь?

Например, на то, что если у функции перед дробью стоит минус, то график переворачивается, то есть симметрично отображается относительно оси ( displaystyle Ox).

Второе: чем больше число в знаменателе, тем дальше график «убегает» от начала координат.

А что, если функция выглядит сложнее, например, ( displaystyle y=frac<1>+2)?

В этом случае гипербола будет точно такой же, как обычная ( displaystyle y=frac<1>), только она немного сместится. Давай думать, куда?

Чему теперь не может быть равен ( x)? Правильно, ( xne 1). Значит, график никогда не достигнет прямой ( x=1).

А чему не может быть равен ( y)? Теперь ( yne 2). Значит, теперь график будет стремиться к прямой ( y=2), но никогда ее не пересечет.

Итак, теперь прямые ( x=1) и ( y=2) выполняют ту же роль, которую выполняют координатные оси для функции ( displaystyle y=frac<1>).

Такие прямые называются асимптотами (линии, к которым график стремится, но не достигает их):

Более подробно о том, как строятся такие графики, мы выучим чуть позже.

А теперь попробуй решить несколько примеров для закрепления.

Примеры

1. На рисунке изображен график функции ( displaystyle y=frac). Определите ( k).

2. На рисунке изображен график функции ( displaystyle y=frac). Определите ( k)

3. На рисунке изображен график функции ( displaystyle y=frac<1>). Определите ( a).

4. На рисунке изображен график функции ( displaystyle y=frac<1>+a). Определите ( a).

5. На рисунке приведены графики функций ( displaystyle y=frac,text< >y=frac) и ( y=frac).

Источник

Adblock
detector

Автор оригинала: Chris.

Вы можете столкнуться с специальными ValueError При работе с Python’s Математический модуль Отказ

ValueError: math domain error

Python поднимает эту ошибку, когда вы пытаетесь сделать то, что не математически возможно или математически определяется.

Чтобы понять эту ошибку, посмотрите на определение домен :

« Домен функции – это полный набор возможных значений независимой переменной. Грубо говоря, домен это набор всех возможных (входных) X-значений, который приводит к действительному (выводу) Y-значению. ” ( Источник )

Домен функции – это набор всех возможных входных значений. Если Python бросает ValueError: Ошибка математического домена Вы пропустили неопределенный ввод в Математика функция. Исправьте ошибку, передавая действительный вход, для которого функция может рассчитать числовой выход.

Вот несколько примеров:

Ошибка домена математики Python SQRT

Ошибка по математике домена появляется, если вы передаете отрицательный аргумент в math.sqrt () функция. Математически невозможно рассчитать квадратный корень отрицательного числа без использования сложных чисел. Python не получает это и бросает ValueError: Ошибка математического домена Отказ

Вот минимальный пример:

from math import sqrt
print(sqrt(-1))
'''
Traceback (most recent call last):
  File "C:UsersxcentDesktopFinxterBlogcode.py", line 2, in 
    print(sqrt(-1))
ValueError: math domain error
'''

Вы можете исправить ошибку математической домена, используя CMATH Пакет, который позволяет создавать комплексные числа:

from cmath import sqrt
print(sqrt(-1))
# 1j

Журнал ошибки домена Python Math

Ошибка математической домена для math.log () Появится функция, если вы проходите нулевое значение в него – логарифм не определен для значения 0.

Вот код на входном значении за пределами домена функции логарифма:

from math import log
print(log(0))

Выходной выход – это ошибка домена математики:

Traceback (most recent call last):
  File "C:UsersxcentDesktopFinxterBlogcode.py", line 3, in 
    print(log(0))
ValueError: math domain error

Вы можете исправить эту ошибку, передавая действительное входное значение в math.log () Функция:

from math import log
print(log(0.000001))
# -13.815510557964274

Эта ошибка иногда может появиться, если вы пройдете очень небольшое число в IT-Python, который не может выразить все номера. Чтобы пройти значение «Близки к 0», используйте Десятичная Модуль с более высокой точностью или пройти очень маленький входной аргумент, такой как:

math.log(sys.float_info.min)

Ошибка ошибки домена математики Python ACOS

Ошибка математической домена для math.acos () Появится функция, если вы передаете значение для него, для которого он не определен-ARCCO, определяется только значениями между -1 и 1.

Вот неверный код:

import math
print(math.acos(2))

Выходной выход – это ошибка домена математики:

Traceback (most recent call last):
  File "C:UsersxcentDesktopFinxterBlogcode.py", line 3, in 
    print(math.acos(2))
ValueError: math domain error

Вы можете исправить эту ошибку, передавая действительное входное значение между [-1,1] в math.acos () Функция:

import math
print(math.acos(0.5))
# 1.0471975511965979

Ошибка домена Math Python Asin

Ошибка математической домена для math.asin () Функция появляется, если вы передаете значение в него, для которого он не определен – Arcsin определяется только значениями между -1 и 1.

Вот ошибочный код:

import math
print(math.asin(2))

Выходной выход – это ошибка домена математики:

Traceback (most recent call last):
  File "C:UsersxcentDesktopFinxterBlogcode.py", line 3, in 
    print(math.asin(2))
ValueError: math domain error

Вы можете исправить эту ошибку, передавая действительное входное значение между [-1,1] в math.asin () Функция:

import math
print(math.asin(0.5))
# 0.5235987755982989

Ошибка ошибки домена Python Math POW POW

Ошибка математической домена для math.pow (a, b) Функция для расчета A ** B, по-видимому, если вы передаете негативное базовое значение, и попытайтесь вычислить негативную мощность. Причина этого не определена, состоит в том, что любое отрицательное число к мощности 0,5 будет квадратным числом – и, таким образом, комплексное число. Но комплексные числа не определены по умолчанию в Python!

import math
print(math.pow(-2, 0.5))

Выходной выход – это ошибка домена математики:

Traceback (most recent call last):
  File "C:UsersxcentDesktopFinxterBlogcode.py", line 3, in 
    print(math.pow(-2, 0.5))
ValueError: math domain error

Если вам нужен комплекс номер, A B должен быть переписан в E B ln a Отказ Например:

import cmath
print(cmath.exp(0.5 * cmath.log(-2)))
# (8.659560562354932e-17+1.414213562373095j)

Видите ли, это сложный номер!

Ошибка numpy математический домен – np.log (x)

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# Plotting y = log(x)
fig, ax = plt.subplots()
ax.set(xlim=(-5, 20), ylim=(-4, 4), title='log(x)', ylabel='y', xlabel='x')
x = np.linspace(-10, 20, num=1000)
y = np.log(x)

plt.plot(x, y)

Это график log (x) . Не волнуйтесь, если вы не понимаете код, что важнее, является следующим точком. Вы можете видеть, что журнал (X) имеет тенденцию к отрицательной бесконечности, когда X имеет тенденцию к 0. Таким образом, математически бессмысленно рассчитать журнал отрицательного числа. Если вы попытаетесь сделать это, Python поднимает ошибку математической домена.

>>> math.log(-10)
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
ValueError: math domain error

Куда пойти отсюда?

Достаточно теории, давайте познакомимся!

Чтобы стать успешным в кодировке, вам нужно выйти туда и решать реальные проблемы для реальных людей. Вот как вы можете легко стать шестифункциональным тренером. И вот как вы польские навыки, которые вам действительно нужны на практике. В конце концов, что такое использование теории обучения, что никто никогда не нуждается?

Практические проекты – это то, как вы обостряете вашу пилу в кодировке!

Вы хотите стать мастером кода, сосредоточившись на практических кодовых проектах, которые фактически зарабатывают вам деньги и решают проблемы для людей?

Затем станьте питоном независимым разработчиком! Это лучший способ приближения к задаче улучшения ваших навыков Python – даже если вы являетесь полным новичком.

Присоединяйтесь к моему бесплатным вебинаре «Как создать свой навык высокого дохода Python» и посмотреть, как я вырос на моем кодированном бизнесе в Интернете и как вы можете, слишком от комфорта вашего собственного дома.

Присоединяйтесь к свободному вебинару сейчас!

Работая в качестве исследователя в распределенных системах, доктор Кристиан Майер нашел свою любовь к учению студентов компьютерных наук.

Чтобы помочь студентам достичь более высоких уровней успеха Python, он основал сайт программирования образования Finxter.com Отказ Он автор популярной книги программирования Python одноклассники (Nostarch 2020), Coauthor of Кофе-брейк Python Серия самооставленных книг, энтузиаста компьютерных наук, Фрилансера и владелец одного из лучших 10 крупнейших Питон блоги по всему миру.

Его страсти пишут, чтение и кодирование. Но его величайшая страсть состоит в том, чтобы служить стремлению кодер через Finxter и помогать им повысить свои навыки. Вы можете присоединиться к его бесплатной академии электронной почты здесь.

Оригинал: “https://blog.finxter.com/python-math-domain-error/”

Матрицы и действия с ними, определители

Определение ранга матрицы

Рассмотрим матрицу (A) типа ((m,n)). Пусть, для определенности, (m leq n). Возьмем (m) строк и выберем (m) столбцов матрицы (A), на пересечении этих строк и столбцов получится квадратная матрица порядка (m), определитель которой называют минором порядка (m) матрицы (A). Если этот минор отличен от 0, его называют базисным минором и говорят, что ранг матрицы (A) равен (m). Если же этот определитель равен 0, то выбирают другие (m) столбцов, на их пересечении стоят элементы, образующие другой минор порядка (m). Если минор равен 0, продолжаем процедуру. Если среди всех возможных миноров порядка (m) нет отличных от нуля, мы выбираем (m-1) cтрок и столбцов из матрицы (A), на их пересечении возникает квадратная матрица порядка (m-1), ее определитель называется минором порядка (m-1) исходной матрицы. Продолжая процедуру, ищем ненулевой минор, перебирая все возможные миноры, понижая их порядок.

Определение.

Ненулевой минор данной матрицы наивысшего порядка называется базисным минором исходной матрицы, его порядок называется рангом матрицы (A), строки и столбцы, на пересечении которых находится базисный минор, называются базисныи строками и столбцами. Ранг матрицы обозначается (rang(A)).

Из этого определения следуют простые свойства ранга матрицы: это целое число, причем ранг ненулевой матрицы удовлетворяет неравенствам: (1 leq rang(A) leq min(m,n)).

Как изменится ранг матрицы, если вычеркнуть какую-нибудь строку? Добавить какую-нибудь строку?

1) Ранг может уменьшиться на 1.

2) Ранг может увеличиться на 1.

Линейная зависимость и линейная независимость столбцов матрицы

Пусть (A) — матрица типа ((m,n)). Рассмотрим столбцы матрицы (A) — это столбцы из (m) чисел каждый. Обозначим их (A_1,A_2,…,A_n). Пусть (c_1,c_2,…,c_n) — какие-то числа.

Определение.

Столбец
[
D=c_1A_1+c_2A_2+…+c_nA_n = sum _{m=1}^nc_mA_m
]
называется линейной комбинацией столбцов (A_1,A_2,…,A_n), числа (c_1,c_2,…,c_n) называются коэффициентами этой линейной комбинации.

Определение.

Пусть дано (p) столбцов (A_1, A_2, …, A_p). Если существуют такие числа (c_1,c_2,…,c_p), что

1. не все эти числа равны нулю,

2. линейная комбинация (c_1A_1+c_2A_2+…+c_pA_p =sum _{m=1}^pc_mA_m) равна нулевому столбцу (т.е. столбцу, все элементы которого нули),

то говорят, что столбцы (A_1, A_2, …, A_p) линейно зависимы. Если для данного набора столбцов таких чисел (c_1,c_2,…,c_n) не существует, столбцы называются линейно независимыми.

Пример. Рассмотрим 2-столбцы

[
A_1=left( begin{array}{c} 1 \ 0 end{array} right), A_2=left( begin{array}{c} 0 \ 1 end{array} right),
]
тогда для любых чисел (c_1,c_2) имеем:
[
c_1A_1+c_2A_2=c_1left( begin{array}{c} 1 \ 0 end{array} right)+c_2left( begin{array}{c} 0 \ 1 end{array} right)=left( begin{array}{c} c_1 \ c_2 end{array} right).
]

Эта линейная комбинация равна нулевому столбцу тогда и только тогда, когда оба числа (c_1,c_2) равны нулю. Таким образом, эти столбцы линейно независимы.

Утверждение. Для того, чтобы столбцы были линейно зависимы, необходимо и достаточно, чтобы один из них был линейной комбинацией остальных.

Пусть столбцы (A_1,A_2,…,A_m) линейно зависимы, т.е. для некоторых констант (lambda _1, lambda _2,…,lambda _m), не все из которых равны 0, выполняется:
[
sum _{k=1}^mlambda _kA_k=0
]
(в правой части — нулевой столбец). Пусть, например, (lambda _1 neq 0). Тогда
[
A_1=sum _{k=2}^mc_kA_k, quad c_k=-lambda _k/lambda _1, quad quad (15)
]
т.е. первый столбец — линейная комбинация остальных.

Теорема о базисном миноре

Теорема.

Для любой ненулевой матрицы (A) справедливо следующее:

1. Базисные столбцы линейно независимы.

2. Любой столбец матрицы является линейной комбинацией его базисных столбцов.

(Аналогичное верно и для строк).

Пусть, для определенности, ((m,n)) — тип матрицы (A), (rang(A)=r leq n) и базисный минор расположен в первых (r) строках и столбцах матрицы (A). Пусть (s) — любое число между 1 и (m), (k) — любое число между 1 и (n). Рассмотрим минор следующего вида:
[
D=left| begin{array}{ccccc} a_{11} & a_{12} & ldots & a_{1r} & a_{1s} \
a_{21} & a_{22} & ldots & a_{2r} & a_{2s} \
dots &ldots & ldots & ldots & ldots \
a_{r1} & a_{r2} & ldots & a_{rr} & a_{rs} \
a_{k1} & a_{k2} & ldots & a_{kr} & a_{ks} \
end{array} right| ,
]
т.е. мы к базисному минору приписали (s-)ый столбец и (k-)ую строку. По определению ранга матрицы этот определитель равен нулю (если мы выбрали (sleq r) или (k leq r) , значит в этом миноре 2 одинаковых столбца или 2 одинаковых строки, если (s>r) и (k>r) — по определению ранга минор размера больше (r) обращается в ноль). Разложим этот определитель по последней строке, получим:
[
a_{k1}A_{k1}+a_{k2}A_{k2}+….+a_{kr}A_{kr}+a_{ks}A_{ks}=0. quad quad(16)
]

Здесь числа (A_{kp}) — алгебраические дополнения элементов из нижней строки (D). Их величины не зависят от (k), т.к. образуются с помощью элементов из первых (r) строк. При этом величина (A_{ks}) — это базисный минор, отличный от 0. Обозначим (A_{k1}=c_1,A_{k2}=c_2,…,A_{ks}=c_s neq 0). Перепишем в новых обозначениях (16):
[
c_1a_{k1}+c_2a_{k2}+…+c_ra_{kr}+c_sa_{ks}=0,
]
или, разделив на (c_s),
[
a_{ks}=lambda_1a_{k1}+lambda_2a_{k2}+…+lambda_ra_{kr}, quad lambda _p=-c_p/c_s.
]
Это равенство справедливо для любого значения (k), так что
[
a_{1s}=lambda_1a_{11}+lambda_2a_{12}+…+lambda_ra_{1r},
]
[
a_{2s}=lambda_1a_{21}+lambda_2a_{22}+…+lambda_ra_{2r},
]
[
………………………………………………..
]
[
a_{ms}=lambda_1a_{m1}+lambda_2a_{m2}+…+lambda_ra_{mr}.
]
Итак, (s-)ый столбец является линейной комбинацией первых (r) столбцов. Теорема доказана.

Замечание.

Из теоремы о базисном миноре следует, что ранг матрицы равен числу ее линейно независимых столбцов (которое равно числу линейно независимых строк).

Следствие 1.

Если определитель равен нулю, то у него есть столбец, который является линейной комбинацией остальных столбцов.

Следствие 2.

Если ранг матрицы меньше числа столбцов, то столбцы матрицы линейно зависимы.

Вычисление ранга матрицы и нахождение базисного минора

Некоторые преобразования матрицы не меняют ее ранг. Такие преобразования можно назвать элементарными. Соответствующие факты нетрудно проверить с помощью свойств определителей и определения ранга матрицы.

1. Перестановка столбцов.

2. Умножение элементов какого-нибудь столбца на ненулевой множитель.

3. Прибавление к столбцу любого другого столбца, умноженного на произвольное число.

4. Вычеркивание нулевого столбца.

Аналогичное верно и для строк.

С помощью этих преобразований матрицу можно преобразовать к так называемой «трапециевидной» форме — матрице, под главной диагональю которой располагаются только нули. Для «трапециевидной» матрицы ранг — это число ненулевых элементов на главной диагонали, и базисный минор — минор, диагональ которого совпадает с набором ненулевых элементов на главной диагонали преобразованной матрицы.

Пример.

Рассмотрим матрицу

[
A=left(
begin{array}{cccc}
2 &1 & 11 & 2 \
1 & 0 & 4 & -1 \
11 & 4 & 56 & 5 \
2 & -1 & 5 & -6
end{array}
right).
]
Будем преобразовывать ее с помощью указанных выше преобразований.
[
A=left( begin{array}{cccc} 2 &1 & 11 & 2 \ 1 & 0 & 4 & -1 \ 11 & 4 & 56 & 5 \ 2 & -1 & 5 & -6 end{array} right) mapsto
left( begin{array}{cccc} 1 & 0 & 4 & -1 \ 2 & 1 & 11 & 2 \ 11 & 4 & 56 & 5 \ 2 & -1 & 5 & -6 end{array} right)
mapsto
left( begin{array}{cccc} 1 & 0 & 4 & -1 \ 0 & 1 & 3 & 4 \ 0 & 4 & 12 & 16 \ 0 & -1 & -3 & -4 end{array} right) mapsto
]
[
left( begin{array}{cccc} 1 & 0 & 4 & -1 \ 0 & 1 & 3 & 4 \ 0 & 0 & 0 & 0 \ 0 & 0 & 0 & 0 end{array} right)mapsto
left( begin{array}{cccc} 1 & 0 & 4 & -1 \ 0 & 1 & 3 & 4 end{array}right).
]

Здесь мы последовательно делаем следующие шаги: 1) переставляем вторую строку наверх, 2) вычитаем первую строку из остальных с подходящим множителем, 3) вычитаем вторую строку из третьей 4 раза, прибавляем вторую строку к четвертой, 4) вычеркиваем нулевые строки — третью и четвертую. Наша итоговая матрица прибрела желаемую форму: на главной диагонали стоят ненулевые числа, под главной диагональю — нули. После этого процедура останавливается и число ненулевых элементов на главной диагонали равно рангу матрицы. Базисный минор при этом — две первые строки и два первых столбца. На их пересечении стоит матрица порядка 2 с ненулевым определителем. При этом, возвращаясь по цепочке преобразований в обратную сторону, можно проследить, откуда возникла та или иная строка (тот или иной столбец) в конечной матрице, т.е. определить базисные строки и столбцы в исходной матрице. В данном случае первые две строки и первые два столбца образуют базисный минор.

Пусть (A) — матрица типа ((m,n)) ранга (r_1), (B) — матрица типа ((p,n)) ранга (r_2). Объединим их строки — получим матрицу (C). Можно ли дать двустороннюю оценку ранга матрицы (C)?

(max(r_1, r_2) leq rang(C) leq min(n, r_1 + r_2))

1. Вычислить ранг матрицы

а)
[
left( begin{array}{cccc} 1 &2 &1 & 1 \ 2& 4 & 2 & 2\ 3 & 6& 3& 5 end{array} right) .
]

б)
[
left( begin{array}{cccc} 1 &7 &7 & 9 \ 7& 5 & 1 & -1\ 4 & 2& -1& -3 \ -1 & 1 & 3 &5 end{array} right) .
]

в)
[
left( begin{array}{cccc} 2 & 1 &11 & 2 \ 1& 0 & 4 & -1\ 11 & 4& 56& 5 \ 2 & -1 & 5 &- 6 end{array} right) .
]

г)
[
left( begin{array}{cccc} 5 & 4 & 1 & 3 \ 2& 1 & 1 & 4\ 3 & 2& 1& 1 \ 1 & 3 & -2 & 2 end{array} right) .
]

2. Доказать равенство (rang(A)=rang(A^T)).

3. Пусть (A) и (B) — матрицы с одинаковым числом строк. Доказать, что
[
rangleft( begin{array}{cc} A & B\ 2A & 3B end{array} right)=rang(A)+rang(B).
]


Problem

Let $X$ be the height of a randomly chosen individual from a population. In order to estimate the mean and variance of $X$, we observe a random sample $X_1$,$X_2$,$cdots$,$X_7$. Thus, $X_i$’s are i.i.d. and have the same distribution as $X$. We obtain the following values (in centimeters):

begin{equation}%label{}
166.8, 171.4, 169.1, 178.5, 168.0, 157.9, 170.1
end{equation}

Find the values of the sample mean, the sample variance, and the sample standard deviation for the observed sample.

  • Solution
    • begin{align}%label{}
      overline{X}&=frac{X_1+X_2+X_3+X_4+X_5+X_6+X_7}{7}\
      &=frac{166.8+171.4+169.1+178.5+168.0+157.9+170.1}{7}\
      &=168.8
      end{align}
      The sample variance is given by
      begin{align}%label{}
      {S}^2=frac{1}{7-1} sum_{k=1}^7 (X_k-168.8)^2&=37.7
      end{align}
      Finally, the sample standard deviation is given by
      begin{align}%label{}
      &= sqrt{S^2}=6.1
      end{align}
      The following MATLAB code can be used to obtain these values:

      x=[166.8, 171.4, 169.1, 178.5, 168.0, 157.9, 170.1];
      m=mean(x);
      v=var(x);
      s=std(x);


Problem

Prove the following:

  1. If $hat{Theta}_1$ is an unbiased estimator for $theta$, and $W$ is a zero mean random variable, then

    begin{align}%label{}
    hat{Theta}_2=hat{Theta}_1+W
    end{align}
    is also an unbiased estimator for $theta$.

  2. If $hat{Theta}_1$ is an estimator for $theta$ such that $E[hat{Theta}_1]=a theta+b$, where $a neq 0$, show that
    begin{align}%label{}
    hat{Theta}_2=frac{hat{Theta}_1-b}{a}
    end{align}

    is an unbiased estimator for $theta$.

  • Solution
      1. We have
        begin{align}
        E[hat{Theta}_2]&=E[hat{Theta}_1]+E[W] & (textrm{by linearity of expectation})\
        &=theta+0 & (textrm{since $hat{Theta}_1$ is unbiased and } EW=0)\
        &=theta.
        end{align}
        Thus, $hat{Theta}_2$ is an unbiased estimator for $theta$.
      2. We have
        begin{align}%label{}
        E[hat{Theta}_2]&=frac{E[hat{Theta}_1]-b}{a} (textrm{by linearity of expectation})\
        &=frac{a theta+b-b}{a}\
        &=theta.
        end{align}
        Thus, $hat{Theta}_2$ is an unbiased estimator for $theta$.

Problem

Let $X_1$, $X_2$, $X_3$, $…$, $X_n$ be a random sample from a $Uniform(0,theta)$ distribution, where $theta$ is unknown. Define the estimator

begin{align}
hat{Theta}_n=max {X_1, X_2, cdots, X_n }.
end{align}

  1. Find the bias of $hat{Theta}_n$, $B(hat{Theta}_n)$.
  2. Find the MSE of $hat{Theta}_n$, $MSE(hat{Theta}_n)$.
  3. Is $hat{Theta}_n$ a consistent estimator of $theta$?
  • Solution
    • If $X sim Uniform (0, theta)$, then the PDF and CDF of $X$ are given by
      begin{align}
      nonumber f_X(x) = left{
      begin{array}{l l}
      frac{1}{theta} & quad 0 leq x leq theta \
      & quad \
      0 & quad text{otherwise}
      end{array} right.
      end{align}
      and
      begin{align}
      nonumber F_X(x) = left{
      begin{array}{l l}
      0 & quad x<0 \
      & quad \
      frac{x}{theta} & quad 0 leq x leq theta \
      & quad \
      1 & quad x>1
      end{array} right.
      end{align}
      By Theorem 8.1, the PDF of $hat{Theta}_n$ is given by
      begin{align}%label{}
      f_{hat{Theta}_n}(y)&=n f_X(x) big[ F_X(x)big]^{n-1}\
      &=left{
      begin{array}{l l}
      frac{ny^{n-1}}{theta^n} & quad 0 leq y leq theta \
      & quad \
      0 & quad text{otherwise}
      end{array} right.
      end{align}

      1. To find the bias of $hat{Theta}_n$, we have
        begin{align}
        E[hat{Theta}_n]&= int_{0}^{theta} y cdot frac{ny^{n-1}}{theta^n} dy \
        &=frac{n}{n+1} theta.
        end{align}
        Thus, the bias is given by
        begin{align}
        B(hat{Theta}_n)&=E[hat{Theta}_n]-theta \
        &= frac{n}{n+1} theta-theta\
        &= -frac{theta}{n+1}.
        end{align}
      2. To find $MSE(hat{Theta}_n)$, we can write
        begin{align}%label{}
        MSE(hat{Theta}_n)&=textrm{Var}(hat{Theta}_n)+B(hat{Theta}_n)^2\
        &=textrm{Var}(hat{Theta}_n)+ frac{theta^2}{(n+1)^2}.
        end{align}
        Thus, we need to find $textrm{Var}(hat{Theta})$. We have
        begin{align}
        Eleft[hat{Theta}_n^2right]&= int_{0}^{theta} y^2 cdot frac{ny^{n-1}}{theta^n} dy \
        &=frac{n}{n+2} theta^2.
        end{align}
        Thus,
        begin{align}
        textrm{Var}(hat{Theta}_n)&=Eleft[hat{Theta}_n^2right]- big(E[hat{Theta}_n]big)^2\
        &=frac{n}{(n+2)(n+1)^2} theta^2.
        end{align}
        Therefore,
        begin{align}%label{}
        MSE(hat{Theta}_n)&=frac{n}{(n+2)(n+1)^2} theta^2+ frac{theta^2}{(n+1)^2}\
        &=frac{2theta^2}{(n+2)(n+1)}.
        end{align}
      3. Note that
        begin{align}%label{eq:union-bound}
        lim_{n rightarrow infty} MSE(hat{Theta}_n)=lim_{n rightarrow infty} frac{2theta^2}{(n+2)(n+1)}=0.
        end{align}
        Thus, by Theorem 8.2, $hat{Theta}_n$ is a consistent estimator of $theta$.

Problem

Let $X_1$, $X_2$, $X_3$, $…$, $X_n$ be a random sample from a $Geometric(theta)$ distribution, where $theta$ is unknown. Find the maximum likelihood estimator (MLE) of $theta$ based on this random sample.

  • Solution
    • If $X_i sim Geometric(theta)$, then
      begin{align}
      P_{X_i}(x;theta) = (1-theta)^{x-1} theta.
      end{align}
      Thus, the likelihood function is given by
      begin{align}
      L(x_1, x_2, cdots, x_n; theta)&=P_{X_1 X_2 cdots X_n}(x_1, x_2, cdots, x_n; theta)\
      &=P_{X_1}(x_1;theta) P_{X_2}(x_2;theta) cdots P_{X_n}(x_n;theta)\
      &=(1-theta)^{left[sum_{i=1}^n x_i-nright]} theta^{n}.
      end{align}
      Then, the log likelihood function is given by
      begin{align}
      ln L(x_1, x_2, cdots, x_n; theta)= bigg({sum_{i=1}^n x_i-n} bigg) ln (1-theta)+ n ln {theta}.
      end{align}
      Thus,
      begin{align}
      frac{d ln L(x_1, x_2, cdots, x_n; theta)}{dtheta}= bigg({sum_{i=1}^n x_i-n} bigg) cdot frac{-1}{1-theta}+ frac{n} {theta}.
      end{align}
      By setting the derivative to zero, we can check that the maximizing value of $theta$ is given by
      begin{align}
      hat{theta}_{ML}= frac{n} {sum_{i=1}^n x_i}.
      end{align}
      Thus, the MLE can be written as
      begin{align}
      hat{Theta}_{ML}= frac{n} {sum_{i=1}^n X_i}.
      end{align}

Problem

Let $X_1$, $X_2$, $X_3$, $…$, $X_n$ be a random sample from a $Uniform(0,theta)$ distribution, where $theta$ is unknown. Find the maximum likelihood estimator (MLE) of $theta$ based on this random sample.

  • Solution
    • If $X_i sim Uniform(0,theta)$, then
      begin{align}
      nonumber f_X(x) = left{
      begin{array}{l l}
      frac{1}{theta} & quad 0 leq x leq theta \
      & quad \
      0 & quad text{otherwise}
      end{array} right.
      end{align}
      The likelihood function is given by
      begin{align}
      L(x_1, x_2, cdots, x_n; theta)&=f_{X_1 X_2 cdots X_n}(x_1, x_2, cdots, x_n; theta)\
      &=f_{X_1}(x_1;theta) f_{X_2}(x_2;theta) cdots f_{X_n}(x_n;theta)\
      &=left{
      begin{array}{l l}
      frac{1}{theta^n} & quad 0 leq x_1, x_2, cdots, x_n leq theta \
      & quad \
      0 & quad text{otherwise}
      end{array} right.
      end{align}
      Note that $frac{1}{theta^n}$ is a decreasing function of $theta$. Thus, to maximize it, we need to choose the smallest possible value for $theta$. For $i=1,2,…,n$, we need to have $theta geq x_i$. Thus, the smallest possible value for $theta$ is
      begin{align}
      hat{theta}_{ML}= max(x_1,x_2, cdots, x_n).
      end{align}
      Therefore, the MLE can be written as
      begin{align}
      hat{Theta}_{ML}= max(X_1,X_2, cdots, X_n).
      end{align}
      Note that this is one of those cases wherein $hat{theta}_{ML}$ cannot be obtained by setting the derivative of the likelihood function to zero. Here, the maximum is achieved at an endpoint of the acceptable interval.

The print version of the book is available through Amazon here.

Book Cover

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Math domain error sin
  • Mass effect andromeda ошибка directx function
  • Math domain error python что это math log
  • Mass effect andromeda ошибка directx error
  • Math domain error python как исправить