Matriks simetrik

Dalam aljabar linear, matriks simetris adalah jenis matriks persegi yang sama dengan matriks hasil transposnya. Secara formal, matriks $A$ didefinisikan matriks simetris jika $A=A^{\text{T}}$ . Karena sifat kesamaan pada matriks memerlukan kedua matriks memiliki ukuran yang sama, hanya matriks persegi yang dapat simetris.

Elemen-elemen pada matriks simetris saling simetris sepanjang diagonal utamanya. Secara lebih formal, misal $a_{ij}$ menyatakan elemen matriks $A$ pada baris ke- $i$ dan kolom ke- $j$ . Matriks $A$ simetris jika dan hanya jika untuk setiap $i,\,j$ berlaku $a_{ij}=a_{ji}$ .

Setiap matriks persegi diagonal bersifat simetris, karena setiap elemen non-diagonal utama bernilai nol.

Contoh

Berikut adalah contoh matriks simetris ukuran $3\times 3$ :

A={\begin{bmatrix}1&7&3\\7&4&5\\3&5&6\end{bmatrix}}

Sifat

Sifat dasar

Penjumlahan dan pengurangan dua matriks simetris menghasilkan matriks simetris

Hal ini tidak selalu benar untuk hasil perkalian: untuk sebarang matriks $A$ dan $B$ , matriks $AB$ bersifat simetris jika dan hanya jika $A$ dan $B$ saling commute, yakni, jika $AB=BA$ .

Untuk bilangan bulat $n$ , $A^{n}$ matriks simetris jika $A$ matriks simetris.

Jika $A^{-1}$ ada, maka matriks tersebut simetris jika dan hanya jika $A$ simetris.

Dekomposisi menjadi matriks simetris dan simetris-miring

Setiap matriks persegi dapat dituliskan secara tunggal sebagai penjumlahan matris simetris dan matriks simetris-miring. Misal ${\mbox{Mat}}_{n}$ menyatakan ruang matriks ukuran $n\times n$ . Jika ${\mbox{Sym}}_{n}$ adalah ruang matriks simetris ukuran $n\times n$ dan ${\mbox{Skew}}_{n}$ adalah ruang matriks simetris-miring ukuran $n\times n$ , maka ${\mbox{Mat}}_{n}={\mbox{Sym}}_{n}+{\mbox{Skew}}_{n}$ dan ${\mbox{Sym}}_{n}\cap {\mbox{Skew}}_{n}=\{0\}$ ; yakni,

{\mbox{Mat}}_{n}={\mbox{Sym}}_{n}\oplus {\mbox{Skew}}_{n},

dengan $\oplus$ adalah jumlah langsung. Selanjutnya, misal $X\in {\mbox{Mat}}_{n}$ . Matriks $X$ dapat dinyatakan sebagai

X={\frac {1}{2}}\left(X+X^{\textsf {T}}\right)+{\frac {1}{2}}\left(X-X^{\textsf {T}}\right)

.

Perhatikan bahwa ${\frac {1}{2}}\left(X+X^{\textsf {T}}\right)\in {\mbox{Sym}}_{n}$ dan ${\frac {1}{2}}\left(X-X^{\textsf {T}}\right)\in {\mbox{Skew}}_{n}$ . Hal ini benar untuk semua matriks persegi $X$ dengan elemen dari sebarang lapangan dengan nilai karakteristik bukan 2. Matriks simetris ditentukan oleh ${\tfrac {1}{2}}n(n+1)$ skalar (banyaknya elemen di dan dan di atas diagonal utama). Mirip dengan itu, matriks simetris-miring ditentukan dari ${\tfrac {1}{2}}n(n-1)$ skalar (banyaknya elemen di atas diagonal utama).

Matriks yang kongruen dengan matriks simetris

Setiap matriks yang kongruen dengan matriks simetris juga merupakan matriks simetris: jika $X$ adalah matriks simetris, begitu pula matriks $AXA^{\mathrm {T} }$ untuk sebarang matriks $A$ .

Daftar pustaka

Horn, Roger A.; Johnson, Charles R. (2013), Matrix analysis (edisi ke-2nd), Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-54823-6

Pranala luar

Hazewinkel, Michiel, ed. (2001) [1994], "Symmetric matrix", Encyclopedia of Mathematics, Springer Science+Business Media B.V. / Kluwer Academic Publishers, ISBN 978-1-55608-010-4
A brief introduction and proof of eigenvalue properties of the real symmetric matrix
How to implement a Symmetric Matrix in C++