Lecture 1 - Linear Systems, Determinants, Vectors and Matrices

Updated 4 Oct 2026

You can link the information to 01 Basic Matrix

Linear Equations and Systems

  • A system of two linear equations with two unknowns is given by

    a11x+a12y=b1a21x+a22y=b2\begin{aligned} a_{11}x+a_{12}y&=b_1\\ a_{21}x+a_{22}y&=b_2 \end{aligned}
    • ถ้าจัดอันนี้ให้อยู่ในรูป y=mx+cy=mx+c ก็หา Slope ได้ง่าย ๆ
    • หรือจะมองเป็น Graph แล้วดูว่าตัดกันตรงไหน
      1. ตัดกัน 1 จุด → Unique Solution
      2. ไม่ตัดกัน → No solution
      3. เส้นทับกัน (เส้นเดียวกัน) → ∞\infty Solutions
  • det⁡(\ceA)=ad−bc\det(\ce{A})=ad-bc is called the determinant of system

Existence of the Solution and the Determinant

Case 1: If D≠0D \ne 0, the system has a unique solution

06 Solving System of Linear Equations

  • แต่ถ้า D=0D=0 จะเป็นอีกเคสนึง ได้ทั้ง ∞\infty Solution, หรือว่า No solution ก็ได้

Case 2: D=0D=0, the system has infinite number of solutions

  • เส้นเดียวกัน, same lines
  • วิธีการเช็ค
    • Makhanov: แทน x=0x=0 เข้าไปทั้งสองสมการ แล้วดูว่าค่า yy จาก both equations ว่า contradict รึเปล่า
      • เท่า = ∞\infty Solutions
      • ไม่เท่า = No solutions
    • หรือว่า the equations are identical (scalar multiples of each other) ก็ดูง่าย ๆ แค่นี้ก็ได้

Case 3: D=0D=0, the system has no solution

  • ทั้งสองเส้นไม่ตัดกันเลย ความชันเท่ากัน!
  • Same slop, but different y-intercepts, the system has no solution

System with Parameters

  • We will talk about linear systems of equations in the variables xx, yy, and zz, and as coefficients in these equations the parameters aa, bb, or cc might appear.
  • อาจจะให้สมการมา แล้วติดตัวแปร aa, bb ที่ Coefficient แล้วถามว่า ค่าพวกนี้ต้องเป็นอะไรถึงจะทำให้สมการนี้มีคำตอบ
    • ก็ง่ายเหมือนเดิม ตั้ง det⁡=0\det=0 เดี๋ยวก็ออกมาเอง

Homogenous systems of 2 by 2

  • A system, of linear equations in which the right-hand side consists entirely of 0’s is said to be a homogenous system
    (a11a12a21a22)(x1x2)=(00)\begin{pmatrix} a_{11} & a_{12} \\ a_{21} & a_{22} \end{pmatrix} \begin{pmatrix} x_1 \\ x_2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0 \\ 0 \end{pmatrix}
  • Always consistent system → มี Solution เสมอ
    • ไม่ว่าทุก xx เท่ากับ 0 (Trivial solution) หรือว่า
    • ∞\infty solutions (Non-trivial solution)

Vectors

  • Vector ใช้สัญลักษณ์ xˉ\bar{x}

The Norm

  • The length of a vector (the norm) is defined by ∣∣u⃗∣∣=a2+b2||\vec{u}||=\sqrt{a^2+b^2} ∣∣x⃗∣∣=∑i=1nxi2||\vec{x}||=\sqrt{\sum_{i=1}^{n}x_i^2}

Dot Product

  • ถ้า u⃗=ai⃗+bj⃗,v⃗=ci⃗+dj⃗\vec{u}=a\vec{i}+b\vec{j},\vec{v}=c\vec{i}+d\vec{j} จะได้ว่า u⃗⋅v⃗=[ab]⋅[cd]=ac+bd\vec{u}\cdot\vec{v}=\begin{bmatrix} a \\ b \end{bmatrix}\cdot\begin{bmatrix} c \\ d \end{bmatrix}=ac+bd
  • ใน Course นี้อาจเห็นการใช้สัญลักษณ์ (∘,∘)(\circ,\circ) เช่น (x,y)(x,y) คือ Dot product ของ x⃗\vec{x} และ y⃗\vec{y}
  • ถ้า dot product ของตัวเอง\sqrt{\text{dot product ของตัวเอง}} ก็จะได้ Norm เช่น (x,x)(x,x)
  • u⃗⋅v⃗=∣u⃗∣∣v⃗∣cos⁡θ\vec{u}\cdot\vec{v}=|\vec{u}||\vec{v}|\cos\theta
    • อาจจะมีออกให้หา Angle ระหว่าง 2 Vectors

Perpendicular (Orthogonal) Vectors

  • ถ้า Vector 2 ตั้งฉากกัน → Dot product ได้ 0 เพราะเข้าสูตรนั้น cos⁡90∘\cos90^{\circ} ได้ 0

The distance between two vectors

  • ระยะห่างของสอง Vectors หาได้จาก ∣∣x−y∣∣=∑i(xi−yi)2||x-y||=\sqrt{\sum_i (x_i-y_i)^2}