مقدمه: در تاریع آمده است که اولین بار یک ریاضیدان انگلیسی تبار به نام کیلی ماتریس را در ریاضیات وارد کرد. با توجه به آنکه در آن زمان ریاضیدانان اغلب به دنبال مسائل کاربردی بودند، کسی توجهی به آن نکرد. اما بعدها ریاضیدانان دنباله ی کار را گرفتند تا به امروز رسید که بدون اغراق می توان گفت در هر علمی به گونه ای با ماتریس ها سروکار دارند. یکی از نقش های اصلی ماتریس ها آن است که آنها ابزار اساسی محاسبات عملی ریاضیات امروز هستند، درست همان نقشی که سابقاً اعداد بر عهده داشتند. از این نظر می توان گفت نقش امروز ماتریس ها همانند نقش دیروز اعداد است. البته، ماتریس ها به معنایی اعداد و بردارها را در بر دارند، بنابراین می توان آنها را تعمیمی از اعداد و بردارها در نظر گرفت. در ریاضیات کاربردی ماتریس ها از ابزار روز مره هستند، زیرا ماتریس ها با حل دستگاه معادلات خطی ارتباط تنگاتنگی دارند و برای حل ریاضی مسائل عملی، مناسبترین تکنیک، فرمول بندی مسئله و یا تقریب زدن جوابهای مسئله با دستگاه معادلات خطی است که در نتیجه ماتریس ها وارد کار می شوند. اما، مشکلی اصلی در ریاضیات کابردی این است که ماتریس های ایجاد شده، بسیار بزرگ هستند و مسئله اصلی در آنجا کار کردن با ماتریس های بزرگ است. از جنبه نظری، فیزیک امروزی که فیزیک کوانتوم است، بدون ماتریس ها نمی توانست به وجود آید. هایزنبرگ – اولین کسی که در فیزیک مفاهیم ماتریس ها را به کار برد- اعلام کرد «تنها ابزار ریاضی که من در مکانیک کوانتوم به آن احتیاج دارم ماتریس است.» بسیاری از جبرها مانند جبر اعداد مختلط و جبر بردارها را با ماتریس ها بسیار ساده می توان بیان کرد. بنابراین با مطالعه ماتریسها، در واقع یکی از مفیدترین و در عین حال جالبترین مباحث ریاضی مورد بررسی قرار می گیرد.
تعریف ماتریس: اگر بخواهیم مانند کیلی، ماتریس را تعریف کنیم، باید گفت هر جدول مستطیلی که دارای تعداد سطر و ستون است و در هر خانه آن یک عدد وجود دارد یک ماتریس است. به عبارت دیگر هر آرایشی از اعداد مانند مثالهای زیر را ماتریس می گویند.
اگر ماتـریس       را A بنامیـم، در این صورت ماتـریس ] ۱۵و۱۰ و ۱-[ را سطـر اول و ] ۱۹و۷ و۵[ را سطر دوم و  ،      ،      را به ترتیب ستون اول، ستون دوم، ستون سوم A گویند. ماتریس A را که دارای دو سطر و ستون است یک ماتریس دو در سه (۲و۳) می گویند. اصطلاحاً می گوییم A از مرتبه ۲ در ۳ است. (نوشته می شود ۳×2). بنابراین ماتریس ] ۷و۵ و۱۲[ B= یک ماتریس ۴×1 و ماتریس C یک ماتریس ۳×3 است.
به اعداد یا اشیاء واقع در جدول ماتریس درایه های آن ماتریس می گویند. درایه های هر ماتریس در جا ومکان مشخصی قرار دارند. مثلاً در ماتریس     درایه ۳ در سطر اول و ستون اول است. همچنین درایه سطر دوم، ستون سوم عدد ۶ است. به طور کلی اگر درایه های سطر I ام ستون jام را با aij نشان دهیم؛ داریم
… و ۵=۱۲a    2=22a        3=11a
به طور کلی یک ماتریس دلخواه ۳×2 را بصورت زیر نمایش می دهیم:
اغلب برای سهولت، به جای نمایش ماتریس به صورت فوق، آن را با نماد ۳*۲[aij]نشان می دهند که در آن aij را درایه یا عنصر عمومی ماتریس ۳*۲[aij] گویند. به طور کلی برای ساختن انواعی از ماتریس های دیگر می توانیم به جای آن که درایه های ماتریس را از اعداد حقیقی انتخاب کنیم، درایه ها را از اعداد مختلط عناصر یک میدان، توابع و یاحتی ماتریس ها انتخاب کنیم.
در حالت کلی یک ماتریس m*n بصورت A=[aij]m*n عبارت است از:

ماتریس های مربع: اگر در یک ماتریس تعداد سطرها و ستون ها مساوی باشد، آن را ماتریس مربع گویند. در این حالت اگر یک ماتریس مانند A دارای مرتبه ی n*n باشد، گوییم A یک ماتریس مربع مرتبه n است. مجموعه ماتریس های مربع مرتبه ی n را با      یا      نشان می دهند.
درایه های ۱۱a و ۲۲a و… و anx یک ماتریس مربع مرتبه n باشد، مجموع درایه های قطر اصلی A را اثر ماتریس A می نامند و با نماد tr(A) نشان می دهند. بنابراین:
در واقع اثر ماتریس، تابعی از مجموعه ماتریسهای مربع در مجموعه اعداد حقیقی است، یعنی
مثال: اگر         درایه های قطر اصلی A عبارتند از ۴- و ۶- بنابراین
۲=۶+۴-tr(A)
ماتریس سطری: ماتریس هایی را که فقط یک سطر دارند ماتریس سطری یا بردار سطری می نامند. مثلاً ماتریس     ی ماتریس سطری *n1 است.
ماتریس ستونی: ماتریسی است که فقط دارای یک ستون باشد. هر ماتریس ستونی را بردار ستونی نیز می گویند. مثلاً ماتریس زیر یک ماتریس ستونی ۱×m است.
ماتریس صفر: ماتریسی است که همه درایه هایش صفر باشد. بنابراین ماتریس     ماتریس صفر است. هرگاه:
ماتریس صفر از مرتبه m*n را با نماد Qm*n نشان می دهند.
مثال:
اگر مرتبه ماتریس صفر، داده شده باشد و یا از طریق متن، مرتبه آن معلوم باشد، در اینصورت برای سهولت ماتریس صفر را با و یا حتی با O نشان می دهند.
تساوی ماتریس ها: هرگاه در ریاضیات اشیا جدیدی معرفی شوند، باید مشخص شوند که چه وقت دوتای آنها با هم مساویند. مثلاً در مجموعه اعداد گویا دو عدد دو سوم و چهار ششم را، علیرغم اینکه یک شکل نیستند، مساوی می نامند. در مورد اعدادگ ویا، دو عدد         را مساوی می گویند. هر گاه ad=bc تساوی ماتریسها نیز به صورت زیر تعریف می شود.
تعریف: دو ماتریس     و    مساویند هرگاه هم مرتبه باشند و درایه های نظیر در دو ماتریس (یعنی درایه های هم موضع) مساوی باشند. به عبارت دیگر، دو ماتریس    و    مساویند هر گاه داشته باشیم:
مثال:        و    تساوی A و B به این معناست که
جمع ماتریس ها: مجموع دو ماتریس    و    ماتریسی است که با نماد A+B نشان می دهیم و به صورت زیر تعریفق می شود.
توجه کنید که برای جمع دو ماتریس می بایست دو ماتریس هم مرتبه باشند. بنا به تعریف اگر A+B+C=[Cij] در اینصورت
برای این که تعریف فوق روشن تر شود، شکل گسترده آن را در حالت ماتریس های ۲×2 در زیر می آوریم
تذکر: با توجه به تعریف، جمع دو ماتریس A+B وقتی تعریف شده که A و B هم مرتبه باشند. در این صورت A و B را ماتریس های قابل جمع می گویند.
تعبیر عمل جمع دو ماتریس به مثابه یک ماشین: عمل جمع را می توان به منزله ماشینی تصور کرد که دارای دو ورودی و یک خروجی است (مطابق شکل)، به طوری که اگر دوماتریس مثلا۲×2 به آن بدهیم از خروجی آن یک ماتریس ۲×2 بیرون می اید.
قرینه یک ماتریس: اگر A یک ماتریس m*n باشد، قرینه A ماتریسی است از همان مرتبه که با نماد –A نشان می دهند و اگر     در این صورت بنا به تعریف
مثال: قرینه ماتریس    عبارت است از    و ملاحظه می شود که
خواص جمع ماتریس ها
الف) جمع ماتریسها خاصیت شرکت پذیری دراد
اثبات: فرض کنید    و    و    سه ماتریس هم مرتبه دلخواه باشند، نشان می دهیم
(A+B)+C=A+(B+C)
قبل از اثبات لازم است معنی عبارات (A+B)+C و A+(B+C) را بدانیم. در این مورد از تعبیر عمل جمع به مثابه عمل یک ماشین کمک می گیریم. از آنجا که ماشین جمع دو ورودی دارد نمی توان یکباره سه ماتریس را با هم جمع کرد، از این رو برای جمع سه   ماتریس A و B و C می توان ابتدا A و B را به ماشین داده و A+B را به دست آورد. سپس A+B و C را به ماشین می دهیم تا (A+B)+Cبه دست آید.
عبارت A+(B+C) به این معناست که نخست B و C را وارد ماشین کرده ایم و B+C را به دست آورده ایم و سپس (B+C)+A را بیرون می دهد.
حال می خواهیم نشان دهیم که در هر صورت ماتریس های بدست آمده مساویند برای این کار قرار می دهیم
درایه سطر I ام ماتریس =D+C درایه سطر I ام ستون j ام ماتریس (A+B)+C
ب) ماتریس صفر عضو بی اثر مجموعه ماتریس ها نسبت به عمل جمع است.
اثبات: فرض کنید     یک ماتریس دلخواه باشد، نشان می دهیم.
که در آن ماتریس صفر هم مرتبه با A است.
اثبات مشابه اثبات فوق است.
ج) هر ماتریس نسبت به عمل جمع دارای متقابل است.
دیدیم که قریبنه هر ماتریس A=[aij]، ماتریسی هم مرتبه با آن به صورت –A[-aij] است. در واقع –A متقابل A نسبت به عمل جمع است، زیرا قبلاً نشان دادیم

موضوع : جمع اعداد
هدف کلی : آموزش مفهوم ترکیبی اعداد ۵و۴
اهداف جزئی:
–    آشنا شدن با اعدادی که حاصل آنها ۵ می شود.
–    آشنا شدن با اعدادی که حاصل آنها ۴ می شود.
–    آشنایی با اصل خنثی بر عدد صفر در جمع.
اهداف رفتاری :
–    دانش آموزان در پایان تدریس بتوانند.
–    اعدادی را که حاصل جمع آن ۵ می شود را بنویسید.
–    اعدادی را که حاصل جمع آن ۴ می شود را بنویسید.
–    برای اعدادی که حاصل جمع آنها ۵ می شود شکل بکشند.
–    برای اعدادی که حاصل جمع آنها ۴ میشود شکل بکشند.
وسایل مورد نیاز:
تخته ، گچ ، کتاب، تصاویر کتاب، گچ رنگی، کیسه حساب(شامل حبوبات مختلف و مهره های رنگارنگ و ..) مداد رنگی – دفتر ریاضی.
روش تدریس:
مجسم – نیمه مجسم – انتزاعی
از بچه ها می خواهیم که همیشه در ساعت ریاضی کیسه حساب را همراه داشته باشند. در مرحله مجسم می توان از خود دانش آموزان کمک گرفت مثلاً ۵ دانش آموز را پای تخته آورده و تعداد آنها را از دانش آموزان پرسید. سپس ترکیبات مختلف عدد ۵ با تقسیم شدن دانش آموزان در دو سمت کلاس نشان داده می شود و آنگاه ترکیبات مختلف عدد ۵ را که خود دانش آموزان در دو سمت کلاس نشان داده می شود و آنگاه ترکیبات مختلف عدد۵ را که خود دانش آموزان توضیح می دهند و بیان می کنند پای تخته بصورت جمع می نویسیم. و در این مرحله از کیسه حساب مثلاً بوسیله حبوبات (لوبیا، نخود) نیز می توان این عمل را انجام داد. در ضمن در ترکیب دو عدد ۰ . ۵ جمع عدد صفر با هر عدد دیگری گفته می شود. که صفر با هر عددی که جمع شود بی اثر است و حاصل جمع خودآن عدد می شود.
در مرحله نیمه مجسم شش شکل کاملاً مثل هم برای یک مجموعه ۵ تایی روی تخته کلاس کشیده و سپس چند دانش آموز پای تخته آمده و هر کدام به نوبت شکل را به دو دسته تقسیم کرده و نتیجه آن را با جمع زیر آن می نویسد.
در مرحله انتزاعی دانش آموزان تمرینات صفحه کتاب را انجام داده و چنانچه اشکالی داشتند سعی می شود که برطرف کنم. (با توضیح)
تصاویر: تصاویر این صفحه نقاشی شده است. و با مفاهیم درست هماهنگی لازم را دارد روش های تدریس= روش فعال، روش پرسش و پاسخ ، روش شهودی.
نماد – جمع+ ، مساوی=
واژه : و
نقد: در این صفحه گذاشتن دو تصویر مداد باعث سردگمی دانش آموزان می شود و وجود آن ضرورتی ندارد. اگر تصویر مداد در حال رنگ شدن دایره ها باشد بسیار بهتر است.
موضوع: جمع اعداد
هدف کلی: آموزش ترکیبی اعداد ۳و ۲
اهداف جزئی: آشنا شدن با اعدادی که حاصل جمع آنها ۳ می شود.
آشنا شدن با اعدادی که حاصل جمع آنها ۲ باشد.
هدف رفتاری : دانش آموزان در پایان تدریس بتوانند:
–    اعدای را که حاصل جمع آنها سه می شود را بنویسند.
–    اعدادی را که حاصل جمع آنها ۲  می شود را بنویسند.
–    برای اعدادی که حاصل جمع آنها ۳ است شکل بکشند.
–    برای اعدادی که حاصل جمع آنها ۲ می شود شکل بکشند.
وسایل مورد نیاز:
تخته – گچ سفید و رنگی – کیسه حساب- دفتر – مدادرنگی – کتاب ریاضی .
روش تدریس : مجسم – نیمه مجسم – انتزاعی
تدریس این صفحه نیز مانند صفحه ۶۹ بوسیله کیسه حساب در مرحله مجسم و کشیدن شکل برای مفهوم ترکیبی عدد ۳و۲ پای تخته که خود دانش آموزان انجام می دهند در مرحله نیمه مجسم، و در مرحله انتزاعی تمرینات صفحه را انجام داده که چنانچه اشکالی باشد با بیان معلم و توضیح آن مرتفع می شود.
تصاویر: تصاویر این صفحه نیز نقاشی شده است و هماهنگی لازم با هدف درس را دارد .
روش تدریس : روش فعال، روش شهودی، روش پرسش و پاسخ.
نماد: جمع + ، مساوی =
واژه : و
ریاضی پایه ی : اول  صفحه ی مورد بررسی : ۷۱
موضوع : جمع
هدف کلی : کنترل یادگیری مفهوم ترکیبی اعداد
هدف جزئی: ۱- تمرین مفهوم ترکیبی اعداد ۲و ۳ و ۴و ۵
۲- معرفی جدول جمع
اهداف رفتاری : دانش آموزان در ضمن و پایان تدریس بتوانند:
۱-    جمع های ترکیبی عدد ۲ را بنویسند.
۲-    جمع های ترکیبی عدد ۳ را بنویسند.
۳-    جمع های ترکیبی عدد ۴ را بنویسند.
۴-    جمع های ترکیبی عدد ۵ را بنویسند.
۵-    جمع هایی که در جدول نوشته را حل کنند.
وسایل مورد نیاز : گچ، تخته سیاه ، کتاب، مداد سیاه، مداد قرمز.
روش تدریس: از بچه ها می خواهیم که تمرینات کتاب را حل کنند و ضمن بررسی کتابها به رفع اشکال نیز می پردازیم تنها در پایین صفحه لازم است مرحله ی نیمه مجسم ارائه گردد. تا مفاهیم را کودکان راحتتر ارائه کنند.
تصاویر = تصاویر به شکل نقاشی و واضح می باشد.
روش تدریس = روش فعال
نماد : جمع (+)
 
موضوع: جمع اعداد
هدف کلی : آشنایی با آموزش جمع ستونی
اهداف جزئی: آشنا شدن با جمع ستونی
یادآوری حاصل جمعهایی که مجموع آنها ۵و ۴ می شود.
هدف رفتاری: دانش آموزان بتوانند در پایان و ضمن تدریس:
۱-    مفهوم جمع ستونی را درک کنند و بیان نمایند.
۲-    جمع ستونی را به راحتی حل کنند.
۳-    برای جمع های داده شده ستونی شکل بکشند.
وسایل مورد نیاز :
تخته – گچ سفید و رنگی – کتاب – کیسه حساب(حبوبات لوبیا و نخود و …) – مداد رنگی و دفتر.
روش تدریس : مجسم – نیمه مجسم –مجرد
توضیح : در مرحله مجسم ۵ تا از خود دانش آموزان پای تخته آمده برای جمع سطری یکبار کنار هم با کمی فاصله ایستاده و جمع مورد نظر بگویند و برای جمع ستونی بصورت عمودی دنبال هم بایستند و جمع مورد نظر را بصورت ستونی پای تخته بنویسند. در مرحله نیمه مجسم می توان تصاویری را پای تخته بصورت افقی و عمودی کشید و سپس جمع سطری و ستونی آنرا زیر شکلها نوشت.
در مرحله مجرد تمرینات صفحه را خود دانش آموزان انجام می دهند و چنانچه دانش آموزی نتوانست تمرینات را حل کند و یا اشکال داشت سعی می شود که رفع اشکال گردد.
در ضمن جای علامت جمع در جمع های ستونی را باید به دانش آموزان گفت که دقت کنند. و به دانش آموزان گفته می شود که جمع ستونی یک شکل دیگر نوشتن جمع است.
تصاویر: تصاویر این صفحه نقاشی شده است.
روش تدریس= روش فعال، روش پرسش و پاسخ، روش سخنرانی، روش شهودی
نماد : جمع(+) ، مساوی(=)
 
موضوع: جمع اعداد
هدف کلی : یادگیری جمع
هدف جزئی: ۱- تمرین جمع اعداد ۲و ۳و۴و۵
۲- برانگیختن علاقه آنان به جمع اعداد
هدف رفتاری : دانش آموزان بتوانند در پایان و ضمن تدریس بتوانند:
۱-    تمرینهای مربوط به اجزای جمع را بتوانند حل کنند.
۲-    خاصیت جابجایی واصل خنثی بودن صفر برایشان یادآوری شود.
۳-    حس کنجکاوی و کاوشگری آنها برانگیخته شود.
وسایل مورد نیاز: جبعه ی اعداد- مقواهای کوچک ، ماژیک ، مدادرنگی
روش تدریس: مجسم ، نیمه مجسم و شفاهی – بازی و ریاضی
دانش آموزان را به گروههای سه نفری تقسیم میکنیم و از آنها می خواهیم که با مشورت که هم از جعبه اعدادی که داخل آن جمع اعداد مربوط به ۱ تا ۵ می باشد یکی را بیرون بکشند و سپس جواب جمع هر کدام را به کمک گروه بیان کنند.
تصاویر درس: اعداد نوشته شده وخواسته شده مطابق مفاهیم درس است:
روش تدریس : روش فعال، پرسش و پاسخ ، روش شهودی
واژه : ستون – همان – انتخاب
 
موضوع: شناخت اعداد
هدف کلی : معرفی عدد ۶
هدف جزئی:۱-  معرفی نماد شش برای عدد اصلی
۲- فرق عدد شش را با چهار از نظر نمادی تشخیص دهند.
۳- بتوانند به تعداد اعداد خواسته شده جداسازی انجام دهند .
۴- با مفهوم ترتیبی اعداد از یک تا شش آشنا می شوند.
۵- بتوانند برای عدد ۶ شکل بکشند.
وسایل مورد نیاز: گچ، تخته سیاه ، وسایل کیسه ی حساب ، مقواهای شکل دار، کتاب درسی، مدادسیاه
روش تدریس : مانند تدریس ۲و ۳ و۴و ۵ انجام میشود. با این تفاوت که تناظر یک به یک بین دسته های شش عضوی قبلاً عنوان نشده است. بنابراین ابتدا یکی یا دو نمونه تناظر بین دسته های شش تایی به صورت  مجسم و نیمه مجسم برقرار سازیم. و عدد هر دسته را خودمان نام می بریم آنگاه بقیه مراحل را مشابه صفحات قبل انجام می دهیم.
طرز صحیح نوشتن عدد شش را روی تخته کلاس آموزش می دهیم و از دانش آموزان می خواهیم که در پایین صفحه یک سطر عدد شش را بنویسند.
تصاویر= به شکل نقاشی و هماهنگ با هدف درس می باشد.
روش تدریس= روش فعال، روش شهودی، روش پرسش و پاسخ
نماد عدد ۶ :
نقد: طرز نوشتن عدد شش در کتاب صحیح نمی باشد. بهتر است تا نقطه ی حرکت مدادپررنگ و بقیه کمرنگ باشد.
 
موضوع : شناخت اعداد
هدف کلی : معرفی عدد ۷
هدف جزئی : ۱- معرفی نماد هفت برای عدد اصلی مجموعه های هفت عضوی
۲- آموزش نوشتن عدد ۷
۳- تناظر یک به یک مجموعه هی ۷ عضوی
هدف رفتاری: دانش آموزان باید در پایان و ضمن تدریس بتوانند:
۱-    برای دسته ها عدد مورد نظر را بنویسند
۲-    برای عدد ۷ یک شکل بکشند.
۳-    بین دو مجموعه توسط خطوط تناظر یک به یک برقرار نمایند.
وسایل مورد نیاز : گچ ، تخته سیاه، وسایل کیسه ی حساب، مقوای شکل دار، کتاب درسی، مداد سیاه.
روش تدریس: از مراحل مجسم، نیمه مجسم، انتزاعی استفاده میشود.
روش کار مانند تدریس عدد ۶ می باشد با این تفاوت برای این تدریس مجموعه ای ۷ عضوی انتخاب میکنیم و ابتدا تناظر یک به یک برقرار می سازیم.
و طرز صحیح نوشتن عدد ۷ را نیز در انتها برای آنان توضیح می دهیم.
تصاویر : به شکل نقاشی و هماهنگ با هدف درس می باشد.
روش های تدریس: روش فعال، روش پرسش ، و پاسخ ، روش شهودی
نماد : عدد (۷)
نقد: برای نوشتن عدد هفت نیز بهتر است مداد در قسمت  اول عدد باشد و قسمتی که نوشته شد پررنگ تر از دیگر قسمتها باشد.