Matriks segitiga

Dalam aljabar linear, matriks segitiga adalah salah satu bentuk khusus dari matriks persegi. Sebuah matriks persegi dikatakan matriks segitiga bawah jika semua elemen di atas diagonal utama bernilai nol. Serupa dengan itu, matriks persegi dikatakan matriks segitiga atas jika semua elemen di bawah diagonal utama bernilai nol.

Karena persamaan matriks dalam bentuk matriks segitiga lebih mudah untuk diselesaikan, matriks ini memainkan peran penting dalam analisis numerik. Dengan menggunakan algoritme dekomposisi LU, matriks terbalikkan dapat dituliskan sebagai perkalian dari sebuah matriks segitiga bawah  dan sebuah matriks segitiga atas , jika dan hanya jika semua minor utamanya bernilai tidak nol.

Definisi 
Matriks yang memiliki bentuk

 

disebut dengan matriks segitiga bawah, dan serupa dengan itu, matriks yang memiliki bentuk

 

Disebut dengan matriks segitiga atas. Matriks segitiga bawah umumnya dinyatakan oleh variabel  (dari bahasa Inggris Lower), dan matriks segitiga atas umumnya dinyatakan oleh variabel  (dari bahasa Inggris Upper). Matriks yang merupakan matriks segitiga bawah sekaligus matriks segitiga atas adalah matriks diagonal. Matriks yang serupa dengan matriks segitiga dikatakan dapat disegitigakan.

Matriks non-persegi dengan semua elemen di atas (atau di bawah) diagonal utama bernilai nol disebut dengan matriks trapesium bawah (atau atas). Elemen-elemen tidak nol dari matriks ini menyerupai bentuk trapesium.

Contoh 

Matriks-matriks berikut termasuk matriks segitiga atas

 , , 

dan matriks-matriks berikut termasuk matriks segitiga bawah

 , ,

Sifat 
Transpos dari matriks segitiga atas adalah matriks segitiga bawah, dan juga sebaliknya.

Sebuah matriks segitiga yang juga merupakan matriks simetrik adalah matriks diagonal. Serupa dengan itu, matriks segitiga yang juga merupakan matriks normal (artinya , dengan adalah transpos sekawan) adalah matriks diagonal. Hal ini dapat terlihat dari nilai-nilai pada diagonal utama  dan .

Determinan dan permanen dari matriks segitiga adalah hasil perkalian elemen-elemen diagonal utamanya. Lebih lanjut, nilai-nilai eigen dari matriks segitiga adalah elemen-elemen diagonal utamanya.

Subtitusi maju dan subtitusi mundur 
Persamaan matriks dalam bentuk  atau  sangat mudah untuk diselesaikan dengan menggunakan proses subtitusi maju untuk matriks segitiga bawah, dan secara analog, subtitusi mundur untuk matriks segitiga atas. Proses ini dinamai demikian karena untuk matriks segitiga bawah, kita perlu menghitung nilai , lalu mensubtitusinya ke persamaan selanjutnya untuk menghitung , dan mengulanginya sampai ke . Pada matriks segitiga atas, kita perlu bekerja mundur, dengan menghitung , lalu mensubtitusinya ke persamaan sebelumnya untuk menghitung , dan mengulanginya sampai ke .

Perhatikan bahwa proses tersebut tidak memerlukan proses mencari invers dari matriks.

Subtitusi maju
Persamaan matriks  dapat dituliskan sebagai sistem persamaan linear

Perhatikan bahwa persamaan pertama, yakni , hanya mengandung suku , dan dapat diselesaikan secara langsung. Persamaan kedua hanya mengandung  dan , sehingga dapat diselesaikan dengan mensubtitusi nilai  yang didapatkan sebelumnya. Melanjutkan proses dalam cara ini, persamaan ke- hanya mengandung suku , dan nilai  dapat ditentukan dengan menggunakan nilai  yang telah didapatkan sebelumya. Dengan demikian, didapatkan rumusan:

Persamaan matriks yang melibatkan matriks segitiga atas  dapat diselesaikan dengan cara yang analog, namun bekerja mundur dari .

Referensi 
 
 
 
 
 

Aljabar linear numerik
Matriks