Rank Matriks Atas Ring

PROSIDING

ISBN : 978 – 979 – 16353 – 6 – 3

A – 18 Rank Matriks Atas Ring Yuliyanti Dian Pratiwi (Mahasiswa S2 Matematika FMIPA UGM) Miftah Sigit Rahmawati (Mahasiswa S2 Matematika FMIPA UGM); Nana Fitria (Mahasiswa S2 Matematika FMIPA UGM); Sri Wahyuni (Dosen PS S2 Matematika Jurusan Matematika FMIPA UGM) ABSTRAK Dalam artikel ini akan dibahas rank matriks atas ring yang merupakan generalisasi dari rank matriks atas lapangan. Sudah diketahui, bahwa pada rank matriks atas lapangan salah satu cara mencari rank menggunakan metode eliminasi Gauss dengan menggunakan operasi baris atau kolom elementer, sehingga diperoleh basis dari ruang kolom atau ruang baris matriks tersebut. Dimensi dari ruang kolom atau ruang baris matriks tersebut dikenal sebagai rank matriks atas lapangan. Misalkan A ∈ Mmxn(R) dengan R ring komutatif dengan elemen satuan, maka akan diperoleh submodul yang dibangun oleh kolom-kolom matriks A, dan juga diperoleh submodul yang dibangun oleh baris-baris matriks A. Akan tetapi submodul-submodul tersebut belum tentu mempunyai basis. Dengan demikian, tidak dapat didefinisikan rank matriks A tersebut sebagai dimensi dari submodul-submodul tersebut. Sebagai akibatnya rank matriks atas ring tersebut tidak dapat dihitung menggunakan cara operasi baris elementer atau operasi kolom elementer. Mengingat rank matriks atas lapangan juga dapat dilihat dari nilai minor matriks A yang tidak nol, dalam artikel ini akan dicoba didefinisikan rank matriks atas ring melalui pendekatan ideal yang dibangun oleh minor-minor t × t dari matris A atas ring R matriks tersebut. Mengingat ring R juga dapat membagi nol, maka dalam pendefinisian rank matriks atas R pendekatan dilakukan dengan menggunakan pengenolnya yakni jika I adalah suatu ideal maka pengenol (Annihilator) dari I didefinisikan sebagai himpunan AnnRI x R|r.x 0, x I. Dalam artikel ini diperoleh pendefinisian rank matriks atas ring R sebagai berikut rank (A) = max t|AnnRItA 0 dengan ItA didefinisikan sebagai ideal yang dibangun oleh semua minor-minor berukuran t × t dari matris A. Selanjutnya ditunjukkan bahwa pendefinisian ini tidak bertentangan jika diaplikasikan pada matriks atas lapangan. Kata kunci : rank matriks atas lapangan, ideal, dan annihilator

1.

Pendahuluan Sebelumnya kita akan bahas secara garis besar mengenai rank matriks atas lapangan. Salah satu topik yang kita pelajari adalah bagaimana mencari rank dari suatu matriks lapangan. Andaikan F adalah suatu lapangan, diberikan matriks M = Mmxn(F) =

dengan

∈F adalah suatu matriks yang elemen-elemennya

berasal dari lapangan. Dengan mengubah M tersebut menjadi matriks eselon baris tereduksi maka dapat diketahui ruang kolom dan ruang baris matriks tersebut. Didefinisikan CS(M) =

,

,

yang dibangun oleh kolom-kolom M =

| ∈F adalah subruang di

,…, ,

,

,…,

. Karena CS(M)

mempunyai basis maka rank (CS(M)) = dim (CS(M)) , rank (CS(M))

n dan dim

(CS(M)) adalah banyaknya kolom-kolom yang merupakan basis. Kemudian Makalah dipresentasikan dalam Seminar Nasional Matematika dan Pendidikan Matematika dengan tema ”M Matematika dan Pendidikan Karakter dalam Pembelajaran” pada tanggal 3 Desember 2011 di Jurusan Pendidikan Matematika FMIPA UNY

PROSIDING

ISBN : 978 – 979 – 16353 – 6 – 3

| ∈F adalah subruang di

didefinisikan pula RS(M) = ,

yang dibangun oleh baris-baris M = dim (RS(M)), rank (CS(M))

,

,…,

dengan rank (RS(M)) =

. Kita juga telah mengetahui bahwa CS(M) =

RS(M) sehingga dim (CS(M)) = dim (RS(M)) = rank (M). Karena lapangan adalah bentuk khusus dari suatu ring, maka kita mengkaji lebih lanjut apakah cara mencari suatu rank dari suatu matriks atas lapangan dapat juga digunakan untuk mencari rank matriks atas ring.

2.

Rank Matriks Atas Lapangan Berikut ini akan dibahas pendefinisian rank matriks atas ring Definisi 2.1: Misalkan diberikan lapangan dan

⎡ a11 ⎢a ⎢ 21 . A = ⎢⎢ . ⎢ ⎢ . ⎢⎣a m1

a12 a 22 . . . am 2

... a1n ⎤ ... a 2 n ⎥⎥ . . ⎥ . . ⎥ ⎥ . . ⎥ ... a mn ⎥⎦

,

,…

,

,…

,

,…

Vektor-vektor:

dengan

yang di bentuk dari baris-baris matriks A disebut vektor-vektor baris matriks A, dan vektor-vektor:

· · ·

,

· · ·

···,

· · ·

yang dibentuk dari kolom‐kolom matriks A disebut vektor‐vektor matriks A. Selanjutnya, subruang

yang di bangun oleh vektor‐vektor baris matriks A

disebut ruang baris A, dan subruang

yang di bangun oleh vektor‐vektor

kolom matriks A disebut ruang kolom A.

Seminar Nasional Matematika dan Pendidikan Matematika Yogyakarta, 3 Desember 2011 MA ‐ 167

PROSIDING

ISBN : 978 – 979 – 16353 – 6 – 3

Contoh 1 : 2 3

Diberikan

1 1

0 4

Dari matriks A tersebut, dapat diperoleh vektor‐vektor baris, yaitu: 2,1,0 dan

3, 1,4

Dan vektor-vektor kolom, yaitu: 2 , 3

4 0

1 , dan 1

, operasi baris elementer tidak

Perhatikan bahwa pada suatu matriks

mengubah ruang baris suatu matriks A, dan operasi kolom elementer juga tidak mengubah ruang kolom A. Selanjutnya, vektor-vektor baris tak nol yang berbentuk eselon dari matriks A akan membangun basis untuk ruang baris A, dan vektorvektor kolom tak nol yang berbentuk eselon dari matriks A akan membangun basis untuk ruang kolom A. Definisi 2.2: Diberikan F adalah lapangan dan dinotasikan

. Rank dari matriks A,

adalah dimensi dari ruang baris dan ruang kolom A. tersebut juga bisa dinyatakan sebagai

Perhatikan bahwa definisi

maksimal dari vektor-vektor baris (atau vektor-vektor kolom) dari matriks A yang bebas linear. Dengan kata lain,

juga bisa dinyatakan sebagai t maksimal

dimana matriks A memiliki submatriks berkuran t x t yang determinannya tidak sama dengan nol.

Contoh 2: Diberikan

adalah lapangan, dan matriks

2 1 0 1

1 1

!

Dalam matriks B itu hanya ada dua baris, jadi rank matriks B tersebut adalah 2. Di lain pihak, dalam matriks B tersebut juga hanya ada dua kolom yang bebas linear, yaitu: 2 1 dan 0 1


PROSIDING

Karena untuk sebarang ,

ISBN : 978 – 979 – 16353 – 6 – 3

jika

2 0

2

1 1

0 maka berlaku: 0

0 0

Sehingga a = 0. Oleh karena itu, rank matriks B tersebut adalah 2.

3.

Rank Matriks Atas Ring Berikut ini akan dibahas pendefinisian rank matriks atas ring. Seperti halnya matriks atas lapangan, matriks atas ring dibangun oleh ruang baris dan ruang kolom. Misalkan A ∈ Mmxn(R) dan R ring komutatif dengan elemen satuan, maka ⎡ a11 ⎢a ⎢ 21 . A = ⎢⎢ . ⎢ ⎢ . ⎢⎣a m1

a12 a 22 . . . am2

... a1n ⎤ ... a 2 n ⎥⎥ . . ⎥ dengan a11, a12, …amn ∈ R . . ⎥ ⎥ . . ⎥ ... a mn ⎥⎦

Ruang kolom dari matriks A dinotasikan CS(A) = < C1, C2, …, Cn> merupakan sub modul di Rm dan baris dari matriks A dinotasikan RS(A) = < R1, R2, …, Rm> merupakan sub modul di Rn, tetapi sub modul-submodul ini belum tentu mempunyai basis. Karena itu perlu dilakukan inovasi sehingga dapat didefinisikan rank matriks atas ring yang tidak bertentangan dengan definisi matriks atas lapangan. Pada suatu ring dikenal sebuah himpunan

0,

| .

yang disebut Annihilator dari ideal I yang menyerupai pendefinisian

basis pada matriks atas lapangan, sehingga dapat digunakan untuk mencari rank matriks atas ring. Dan mengingat definisi rank matriks atas lapangan yang telah kita bahas sebelumnya juga dapat dilihat dari sisi adanya minor matriks A yang tidak nol, maka pendefinisian rank matriks atas ring dapat dilakukan melalui pengkajian ideal dari R yang dibangun semua minor t× t dari matriks A atas ring R.

Definisi 3.1: Diketahui R Ring komutatif dengan elemen satuan dan A ∈ Mmxn(R). Untuk t = 1, 2, …, r = min {m, n}, notasi It(A) menyatakan ideal dari R yang dibangun oleh semua minor matriks A yang berukuran t × t.


PROSIDING

ISBN : 978 – 979 – 16353 – 6 – 3

Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut: Karena A ∈ Mmxn(R), maka matriks A dapat ditulis sebagai

⎡ a11 ⎢a ⎢ 21 . A = ⎢⎢ . ⎢ ⎢ . ⎢⎣a m1

a12 a 22 . . . am2

... a1n ⎤ ... a 2 n ⎥⎥ . ⎥ . dengan aij ∈ R. . ⎥ . ⎥ . ⎥ . ... a mn ⎥⎦

Minor-minor matriks A yang berukuran 1 × 1 adalah a11 , a12, … a1n, a21, a22, …, a2n, …am1, am2, …, amn ∈ R. Dari minor-minor ini dapat dibentuk ideal yang dibangun oleh minor-minor 1 × 1 dari matriks A, dinotasikan I1(A). Sedangkan minor-minor berukuran 2 × 2 dari matriks A adalah

a11 a 21

a12 a11 , a 22 a 21

a( m−1)( n −1) a13 ,..., a m ( n −1) a 23

a ( m −1) n ∈ R. a mn

Dari minor-minor ini dapat dibentuk ideal yang dibangun oleh minor-minor berukuran 2 × 2 dari matriks A, dinotasikan I2(A) Dengan cara yang sama, jika t = 1, 2, …, r = min {m, n}, maka dari minorminor matriks A yang berukuan t×t dapat dibentuk ideal yang dibangun semua minor matriks A yang berukuran t×t ( Mtxt ) , dinotasikan It(A). Karena M txt = a11 M 11 − a12 M 12 + ... + a1t M 1t , dengan M 11 , M 12 ,..., M 1t minor-minor matriks berukuran (t-1) × (t-1) , maka

M txt ∈ I t −1 ( A) . Berarti semua minor matriks berukuran t×t dari matriks A berada dalam It-1(A). Dengan demikian It ⊆ It-1, sehingga diperoleh sifat berikut ini Sifat 1. Jika A ∈ Mmxn(R), dan 1 ≤ t ≤ r = min {m, n}, berlaku

Ir(A) ⊆ Ir-1(A) ⊆ … ⊆ I2(A) ⊆ I1(A) ⊆ R …………………………(1) Telah diketahui bahwa R di sini ring komutatif. Karena R ring komutatif, maka R dan {0} merupakan ideal dalam R, sehingga dalam kasus ini, t > min {m, n}, maka It(A) = {0}, sedangkan karena semua ideal berada di dalam R maka bisa diambil I0(t) = R. Akibatnya definisi 3 dapat diperluas seperti berikut ini.


PROSIDING

ISBN : 978 – 979 – 16353 – 6 – 3

⎧(0) , jika t > min{m, n} Definisi 3.2: Untuk semua t ∈ Z berlaku It(A) = ⎨ jika t ≤ 0 ⎩ R, Dengan demikian (1) menjadi {0}= Ir+1 (A) ⊆ Ir(A) ⊆ Ir-1(A) ⊆ … ⊆ I2(A) ⊆ I1(A) ⊆ I0(A) = R …………(2) Lemma: Jika B ∈ Mmxp(R) dan C ∈ Mpxn(R), maka It(BC) ⊆ It(B) ∩ It(A) untuk

semua t ∈ Z

Bukti: Pembuktian lemma ini dapat dibagi dalam 3 kasus sebagai berikut: (i)

Kasus 1 Untuk t ≤ 0 maka It(BC) = R Perhatikan bahwa It(BC) = R artinya It(B) = R dan It(C) = R, akibatnya It(B) ∩ It(C) = R Dengan demikian It(BC) ⊆ It(B) ∩ It(C)

(ii)

Kasus 2 Untuk t > min {m, n}, maka It(BC) = {0} Pada bagian ini, pembuktian dibagi dalam 4 sub kasus, yaitu (a) Sub kasus I , m ≤ p ≤ n Jika m ≤ p ≤ n, maka It(B) = {0} dan {0} ⊆ It(C) , akibatnya It(B) ∩ It(C) = {0} Dengan demikian It(BC) ⊆ It(B) ∩ It(C) (b) Sub kasus 2, n ≤ p ≤ m Jika n ≤ p ≤ m, maka It(C) = {0} dan {0} ⊆ It(B), akibatnya It(B) ∩ It(C) = {0} Berarti It(BC) ⊆ It(B) ∩ It(C) (c) Sub kasus 3 , p < m, n dan t > p Jika p < m, n dan t > p, maka It(B) = {0}, It(C) = {0}, It(BC) = {0}, akibatnya It(B) ∩ It(C) = {0} Jadi It(BC) ⊆ It(B) ∩ It(C) (d) Sub kasus 4, p > m, n dan t > p


PROSIDING

ISBN : 978 – 979 – 16353 – 6 – 3

Jika p > m, n dan t > p, maka It(BC) = {0}, It(B) = {0}, It(C) = {0}, akibatnya It(B) ∩ It(C) = {0} Dengan demikian It(BC) ⊆ It(B) ∩ It(C) (iii)

Kasus 3 Untuk 1 ≤ t ≤ min{m, n} Akan ditunjukkan It(BC) ⊆ It(B) ∩ It(C) Ekuivalen dengan menunjukkan a. It(BC) ⊆ It(C) b. It(BC) ⊆ It(B) Yaitu sebagai berikut, a. Akan ditunjukkan It(BC) ⊆ It(C) Misalkan C dipartisi menjadi n kolom , maka C = (δ 1 δ 2 ... δ n ) , dengan δi kolom ke-i dari C. Telah diketahui, Jika A ∈ Mmxp(R) dan B ∈ Mpxn(R), maka AB = ( A Kolom1 (B) | A Kolom2 (B)| … | A Kolomn (B)) Berdasarkan sifat tersebut, diperoleh: BC = ( Bδ 1 Bδ 2 ... Bδ n ) = B (δ 1 δ 2 ... δ n ) Misalkan Δ adalah sebarang minor t x t dari BC, yaitu pembangun ideal It(BC), dan kolom-kolom dari Δ berasal dari kolom-kolom ke j1, j2, …, jt dengan

j1<

j2<

…<

jt

dari

matriks

BC.

Karena

{δ j1 , δ j2 ,..., δ jt } ⊂ {δ1 , δ 2 ,..., δ n } , maka

I t (δ j , δ j ,..., δ j ) ⊆ I t (δ1 , δ 2 ,..., δ n ) = I t (C ) 1 2 t dan karena Δ ∈ I t (( Bδ j Bδ j 2 ... Bδ j t )) = I t ( B(δ j1 δ j 2 ... δ jt )) 1

maka di sini cukup cukup untuk menunjukkan

I t ( B (δ j1 δ j2 ... δ jt )) ⊆ I t (δ j1 δ j 2 ... δ jt )


PROSIDING

ISBN : 978 – 979 – 16353 – 6 – 3

Dengan kata lain , dalam membuktikan Δ∈ It (C), tanpa mengurangi keberlakuan secara umum, kita dapat mengasumsikan

t = n ≤ m.

Dengan demikian Δ = Δ(i1, i2, …, in; 1, 2, …, n) untuk suatu pilihan indeks-indeks baris 1 ≤ i1 < i2 < … < in ≤ m. Misalkan B = (bij) ∈ Mmxp(R), maka Rowi(BC)

= Rowi(B) C ⎛ Row1 (C ) ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ Row2 (C ) ⎟ ⎜ ⎟ . = Rowi(B) ⎜ ⎟ . ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ . ⎜ Row (C ) ⎟ p ⎝ ⎠

= (bi1

⎛ Row1 (C ) ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ Row2 (C ) ⎟ ⎜ ⎟ . ... bip ) ⎜ ⎟ . ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ . ⎜ Row (C ) ⎟ p ⎝ ⎠

bi 2

= bi1 Row1 (C ) + bi 2 Row2 (C ) + ... + bip Row p (C ) p

=

∑ b Row (C ), ∀i = 1,2,..., m j =1

ij

j

Sehingga Δ (i1 , i2 ,..., in ;1,2,..., n ) = det(( Row11 ( BC );...; Rowin ( BC )) p

= det((

∑b

p

i1 j Row j ( BC );...;

j =1

∑b

i n j Row j ( BC )))

j =1

p

=

∑

cα 1 ...α n α 1 ,..., α n =1

det(( Rowα 1 (C );...; Rowα n (C )))

cα1 ...α n berbagai konstan dalam R akibat ekspansi determinan. Simbol p

∑

berarti jumlahan diambil atas semua indeks α1, …, αn.

Untuk

α1 ,...,α n =1

masing-masing i = 1, 2, …, n, indeks αi berjalan dari 1 sampai p. Seminar Nasional Matematika dan Pendidikan Matematika Yogyakarta, 3 Desember 2011 MA ‐ 173

PROSIDING

Perhatikan

bahwa

ISBN : 978 – 979 – 16353 – 6 – 3

untuk

semua

pilihan

α1,

…,

αn

det(( Rowα1 (C );...; Rowα n (C ))) minor n × n dari matriks C. Berarti untuk

semua pilihan α1, …, αn

det(( Rowα1 (C );...; Rowα n (C ))) ∈ In(C).

Determinan-determinan ini semuanya bernilai nol jika n > p. Dengan demikian Δ(i1 , i2 ,..., in ;1,2,..., n) ∈ It(C). Karena Δ sebarang pembangun dari It(BC) , maka dapat disimpulkan bahwa It(BC) ⊆ It(C). Terbukti b. Akan ditunjukkan It(BC) ⊆ It(B) untuk semua t ∈ Z Sebelumnya akan ditunjukkan Iα(At) = Iα(A), ∀α∈ Z. Misalkan Δ = (i1 , i2 ,..., iα ; j1 , j 2 ,... jα ) minor α×α dari matriks A dengan α∈ Z.

a Maka

Δ=

i1 j1

...

. .

a

...

iα j1

. .

.

a

i1 jα

= Aα = Aα t

. ...

a

iα jα

minor α×α dari At Dengan demikian Iα(At) = Iα(A), ∀α∈ Z. Selanjutnya, perhatikan bahwa It(BC) = It((BC)t) = It(CtBt) ⊆ It(Bt) = It(B) Karena It(BC) ⊆ It(C) dan It(BC) ⊆ It(B) maka It(BC) ⊆ It(C) ∩ It(B) Akibat : Misalkan A ∈ Mm×n (R), P∈ Gl(m, R) dan Q ∈ Gl(n,R). Maka It(PAQ) =

It(A) untuk semua t ∈ Z. Dengan Gl(m, R) Himpunan matriks invertible dalam Mm×m (R), segangkan himpunan Gl(n,R) merupakan grup dengan operasi kelipatan matriks. Bukti: Berdasarkan Lemma 1 It(PA) ⊆ It(A) = It(P-1(PA)) ⊆ It(PA) Karena itu It(PA) = It(A) untuk semua t ∈ Z. Dengan cara yang sama, dapat ditunjukkan It(PA) = It(PAQ). Akibatnya It(PAQ) = It(PA) = It(A).


PROSIDING

ISBN : 978 – 979 – 16353 – 6 – 3

Terbukti. Sekarang kita definisikan rank matriks A ∈ Mm×n. Definisi 3.3: Annihilator ideal I dalam R, dinotasikan AnnR(I) adalah AnnR(I) = {r

∈ R | r.i = 0, ∀i ∈ I} Sifat 2. Jika I ⊆ J maka AnnR(J) ⊆ AnnR(I)

Bukti : Diambil sebarang r ∈ AnnR(J), maka r.j = 0, ∀j ∈ J. Karena I ⊆ J maka setiap i ∈ I maka i ∈ J. Jadi r.i = 0, ∀i ∈ I. Dengan kata lain r ∈ AnnR(I) Karena r ∈ AnnR(J) ⇒ r ∈ AnnR(I), berarti AnnR(J) ⊆ AnnR(I). Terbukti Sedangkan AnnR(R) = { r ∈ R | r.s = 0, ∀ s ∈ R} = {0} dan AnnR(0) = { r ∈ R | r.0 = 0} = R Berdasarkan (2) dengan menggunakan sifat 1 maka untuk sebarang matriks A ∈ Mm×n(R) dengan r = min {m, n} berlaku R = AnnR ({0}) = AnnR ( Ir+1 (A)) ⊇ AnnR (Ir(A)) ⊇ AnnR (Ir-1(A)) ⊇ … ⊇ AnnR(I2(A)) ⊇ AnnR (I1(A)) ⊇ AnnR (I0(A)) = AnnR (R) = {0} Atau {0} = AnnR (I0(A)) ⊆ AnnR (I1(A)) ⊆ AnnR(I2(A)) ⊆ …⊆ AnnR (Ir-1(A)) ⊆ AnnR (Ir(A)) ⊆ AnnR ( Ir+1 (A)) = R Jadi jika AnnR (It(A)) ≠ {0} maka AnnR (Ik(A)) ≠ {0}, ∀k ≥ t. Definisi 3.4: Misalkan A ∈ Mm×n(R).

Rank matriks A, dinotasikan rank(A),

didefinisikan sebagai maks {t | AnnR(It(A)) = {0}} Berdasarkan definisi di atas, diperoleh beberapa sifat dari rank(A), sebagai berikut: Sifat 3. Jika A ∈ Mm×n(R), maka

a. 0 ≤ rank(A) ≤ min{m, n} b. Rank(A) = rank (At) c. Rank(A) = rank(PAQ) untuk setiap P ∈Gl(m, R) dan Q ∈Gl(n, R) d. Rank(A) = 0 jika dan hanya jika AnnR(I1(A)) ≠ {0} e. Jika m = n, maka rank(A) < n jika dan hanya jika det(A) ∈Z(R)


PROSIDING

ISBN : 978 – 979 – 16353 – 6 – 3

Z(R) merupakan himpunan pembagi nol dari R Bukti a. Karena I0(A) = R dan AnnR(R) = 0, maka rank(A) ≥ 0. Di pihak lain, jika t > min{m, n}, maka It(A) = {0} dan AnnR(0) = R, sehingga rank(A) ≤ min {m , n}. Terbukti 0 ≤ rank(A) ≤ min{m, n} b. Karena Iα(A) = Iα(At), ∀α∈ Z, maka rank(A) = rank(At). Terbukti c. Pernyataan ini sebagai akibat langsung dari Akibat Sifat d dan e diturunkan langsung dari definisi rank(A). Misalkan A = (aij) ∈ Mm×n(R). Perhatikan kembali sifat bahwa rank(A) = 0 jika dan hanya jika AnnR(I1(A)) ≠ {0}, dengan kata lain, ada x ∈ R tidak nol sedemikian sehingga xaij = 0, untuk semua i = 1, 2, …, m dan j = 1, 2, …, n. Khususnya, tidak seperti pada kasus klasik, sebuah matriks dapat mempunyai rank nol walaupun matriksnya bukan matriks nol. Berikut beberapa contoh perhitungan rank matriks. Contoh 3:

Diketahui R = Z/ 6Z = {0, 1, 2, 3, 4, 5} ⎡ 2 2⎤ a. Misalkan A = ⎢ ⎥ ∈ M 2×2 ( R) ⎣0 2⎦ Jelas A bukan matriks nol. Setiap elemen di A merupakan pembagi nol dalam R. Minor berukuran 2×2 dari matriks A adalah 4. Diperoleh I2(A) = 4R. Karena 4.3 = 0 dan 4.0 = 0 dengan 0 dan 3 di dalam R, sedangkan 4.x ≠ 0, ∀ x ∈ R – {0, 3}, maka AnnR(I2(A)) = {0, 3} = 3R ≠ {0} Sedangkan I1(A) = 2R. Karena 2.0 = 0 dan 2.3 =0 dengan 0 dan 3 di dalam R, sedangkan 2.x ≠ 0, ∀ x ∈ R – {0, 3}, maka AnnR(I1(A)) = {0, 3} = 3R ≠ {0} Berdasarkan sifat d, maka rank(A) = 0 ⎡1 2⎤ b. Misalkan C = ⎢ ⎥ ∈ M 2×2 ( R) ⎣3 5⎦ I1(C) = { 1, 2, 3, 5} = R + 2R + 3R + 5R = R, sehingga AnnR(C) = {0} I2(C) = 5R = R, sehingga AnnR(C) = {0}


PROSIDING

ISBN : 978 – 979 – 16353 – 6 – 3

Karena berdasarkan definisi, rank (A) = maks {t | AnnR(It(A)) = {0}}, maka rank(C) = 2. Hasil ini bersesuaian dengan Sifat e.

4.

Kesimpulan

Dari pembahasan rank matriks atas lapangan dan rank matriks atas ring di atas, maka dapat disimpulkan bahwa definisi rank atas ring adalah yang palling umum, yang masih bisa berlaku dalam lapangan. Misalkan A ∈ Mm×n(R). Rank matriks A, dinotasikan rank(A), didefinisikan sebagai maks {t | AnnR(It(A)) = {0}} Jika F adalah lapangan dan dan hanya jika

0 jika

, maka berlaku

0 . Dari sini diperoleh bahwa

adalah t maksimal

sehingga matriks A memiliki submatriks berukuran t x t yang determinannya tak nol. Dengan kata lain,

. Dengan demikian dapat diambil

kesimpulan bahwa definisi rank matriks atas untuk sebarang matriks atas lapangan

5.

ring tetap dipenuhi .

Daftar Pustaka

Anton, H. Aljabar Linear Elementer, 1987, Penerbit Erlangga, Jakarta. Brown, W. C., Matrices Over Commutative Rings, 1992, Marcel Dekker Inc, New York.


Rank Matriks Atas Ring

Recommend Documents