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ProblemasresueltosdematricesysistemasdeecuacionesMatemáticasI Curso20112012  1º) Dadas las matrices 1 1 0 0    2 2 0   2 1 1 0 0 Calcular si es posible:

1 a)      2 1

b)     󰇡

1 0

1 2 1

1 1 1 0 1   󰇡 0 0 1

0 0 1 0  2 0 0 0 0

1  0 1 1  2  󰇛2󰇜 1 10

1  0 1

1 2 0 3 0 2 󰇢󰇡 󰇢󰇡 3 1 2 2 0 3

1 c) 4  2  4 ·  2 1

3 2

0 1 2 1 1 1

1 0 1 2 2 0  2 · 󰇡 3 1 1 0

1 2 0 0 󰇢 󰇡 󰇢 3 1 2 0 1  󰇛1󰇜 0  1 2  0 0  1  1  0 0  1

5 0 󰇢 3 2

0 󰇢     2

66 00 1 2 0󰇢  󰇡2  3 1 3 0 󰇢 󰇢 3·󰇡 d) 2  3  2 · 󰇡 3 1 2 0 2 0 0  9 4  3 0  6 󰇡

1 9

0 1

0 󰇢 6

0 1 1 1 3 0 e)  ·    2 󰇢  󰇝󰇛33󰇜 · 󰇛23󰇜󰇞     0 1 · 󰇡 0 2 0 0 0 1 1 f)  ·   󰇡 0

0 3 0 󰇢 · 2 2 0 0

1 0 0

1  1  󰇡  1

 

 󰇢 

0 󰇜  3 0 · 2  1 · 0  3 · 󰇛2󰇜  0 · 0  6 0 1   󰇛1 3 0󰇜 ·  0  1 · 󰇛1󰇜  3 · 0  0 · 0  1 0 1 0   󰇛1 3 0󰇜 · 1  4,   󰇛0 2 0󰇜 · 2  4 0 1 1 1   󰇛0 2 0󰇜 ·  0  0   󰇛0 2 0󰇜 · 1  2 1 0 6 1 4 󰇡 󰇢 4 0 2  󰇛1

ProblemasresueltosdematricesysistemasdeecuacionesMatemáticasI Curso20112012  12 g)  ·    ·    1

1 0 0 2 2 1 0 ·  0

2  4 2

1 h)    ·  ·    2 1

1 0 1 0 1 2 0 0 1   0 0

1 0 1 2 0   3 1 0 1

1 0 1 2 0 ·  2 1 0 1

1 0 1 0 0 3 0   1 1 0 1 0 1 0 0

1 0 1 2 0 ·  2 1 0 1

3 3 0 1  6 6 0 ·  2 3 3 0 1

1 1 1 0  2 2 1 ·  1 1 0

1 0 2 0  1 0

1 0 9 9 0 2 0   18 18 0 1 0 9 9 0

i) 󰇛 · 󰇜  󰇛󰇜 · 󰇛󰇜    

1 j) 󰇛  󰇜 · 󰇛  󰇜   0 1 1  0 1



0 1 1 2 1 ·  2 1 1 1

0 2 1

1 1 1 ·  4 1 1

0 1 1 1 0 0 1  2 0   2 1 0 0 0 1

2 1 2 3 3 2 1   7 1 1 4 3

0 1 1

1 k)      2 1

1 0 1 2 0 ·  2 1 0 1

1 l) 󰇛  󰇜   4 1

2 1 8 5 0 1 2 1 2 1 ·  4 2 1  13 13 3 1 1 1 1 1 4 3 1

1 0 0 1 1 0 1 1 2 0   2 0 1 ·  2 0 1  1 0 0 0 1 0 0 1

3 3 0 2 0 0 1  6    6 0 0 2 1  6 3 3 0 0 0 1 3

3 4 3

0 1 1

ProblemasresueltosdematricesysistemasdeecuacionesMatemáticasI Curso20112012  2º) Calcular los siguientes determinantes: 3 0 2 1 a)    0 2

1 1  󰇟3 · 0 · 3  2 · 1 · 0  󰇛1󰇜 · 2 · 󰇛1󰇜󰇠  3 󰇟󰇛1󰇜 · 0 · 0  2 · 󰇛1󰇜 · 3  3 · 2 · 1󰇠  2  6  6  2

1 1 0 b)   0 1 1   󰇟1 · 1 · 1  0 · 0 · 0  1 · 1 · 1󰇠  󰇟0 · 0 · 1  1 · 0 · 1  1 · 0 · 1󰇠  2 1 0 1

1 2 3 c)   3 1 2   󰇛1  8  27󰇜  󰇛6  6  6󰇜  36  18  18 2 3 1

1 1 d)   󰈑 1 1

1 1 1 1 0 1 󰈑  󰇛    󰇜  1 1 1 0 1 0

1 1 1 1 1 1 1  󰇛1󰇜 · 1 · 1 0 1  󰇛1󰇜 · 1 · 1 1 1    1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 0 1   1 1 1 1

󰇛1  1  1  1󰇜  󰇛1  1  1  1  1  1󰇜  4

1 1 1 1  1 1

2 1 1 1 5 1 1 1 e)   󰈏1 2 1 1󰈏  󰇝󰇛󰆒         󰇜󰇞  󰈑5 2 1 1󰈑  1 1 2 1 5 1 2 1 1 1 1 2 5 1 1 2 5 1 1 1 󰆒      󰇱󰆒     󰇲  󰈑 0 1 0 0󰈑  0 0 1 0 󰆒     0 0 0 1

1 0 0  󰇛    󰇜  󰇛1󰇜 · 5 · 0 0 1  5 0 0 1

ProblemasresueltosdematricesysistemasdeecuacionesMatemáticasI  Curso20112012 3º) Calcular, si es posible, la inversa de las siguientes matrices: 1 1 1 1 2 a)    2 0 0 1

 󰇛 󰇜    

1 0   󰇛1󰇜 󰇻 󰇻  1, 2 1

  

2 0   󰇛1󰇜 󰇻 󰇻  2, 2 1

2 0   󰇛1󰇜 󰇻 󰇻  0, 1 0 1 1 b)    2 1 1 2

1 2 3

1 1 1 1 1 2 2 2󰇮 c)   󰇭 1 2 3 3 1 2 3 4

1 2 0   1 1 0 1 2 1

||  3  0

 1 1      2 1   0 0

1 3

3  0  2 1 3 3 3  0 0

1 0 1   󰇛1󰇜 󰇻 󰇻  1,   󰇛1󰇜 󰇻 1 1 1 1 0   󰇛1󰇜 󰇻 󰇻  1, 1 1

1 0 󰇻  0,   󰇛1󰇜 󰇻 1 0 ||  0   

1 1 1 1 1 2 1 ||  󰈏1 2 2 2󰈏  󰆒        󰈑 0 1 2 3 3 2 0 1 2 3 4 0

1 1 2 2 2 3 2 3

1 0 1 2 1 1 1 1󰇮 2 0 1 3

||  4,



 0

1

1 󰇻  3 2

1 2   󰇛1󰇜 󰇻 󰇻0 1 2

1   󰇛1󰇜 󰇻 1

2 󰇻3 1

1 1 2 2 2 2󰈑  󰇛1󰇜 · · 2 3 3  1  0 2 3 2 3 4 4

2 1 0 0 1 1 1 1 1 2 1 0 1 2 2 2󰇮,       󰇭  1 2 3 3 0 1 2 1 0 0 1 1 1 2 3 4

1 d)   󰇭 0 1 1

1 1 3

1 1 3 2  12   3 1 5  1  2 4 4   5 9 1    2 1 4  4 1 1 1  2 0  4 4

ProblemasresueltosdematricesysistemasdeecuacionesMatemáticasI Curso20112012  4º) Calcular el rango de las siguientes matrices determinando un menor principal 1 0 2 1 0 1 3 1 matriz de orden 󰇛3  4󰇜. Cogemos un menor de orden 2 distinto de a)    1 3 1 4 cero ( puede ser cualquiera distinto de cero),

1 2 󰇻 󰇻  1  0 nos sirve y lo orlamos 0 1 1 0 1

2 1 3

0 1 2 3 1  0, no nos sirve asi que orlamos con la cuarta columna  0 1 1  0 luego todos los 1 1 3 4

menores posibles de orden 3 son cero con lo cual 󰇛󰇜  2 (que es el orden del mayor menor distinto

de cero).

1 0 2 0 1 1 󰇮 matriz de orden 󰇛4  3󰇜 b)   󰇭 1 0 1 1 0 0

1 0 󰇻 󰇻  1  0 Orlamos y obtenemos 0 1

1 0 2 0 1 1  1  2  1  0  󰇛󰇜  3 1 0 1

1 2 1 0 0 1󰇮 matriz cuadrada de orden 4, luego calculamos directamente el c)   󰇭 2 2 1 0 1 1 1 1 1 1 determinante por si es distinto de cero y ya tendríamos el rango.

1 2 1 1 2 ||  󰇛1󰇜 · 1 1 0 1  󰇛1󰇜 · 1 2 2 1 1 1 1 1 󰇛󰇜  4

1 0 1 0 0 d)   󰇭 2 0 0 1 0󰇮 matriz de orden 󰇛4  5󰇜 1 1 1 1 0 0 1 2 0 1

Cogemos entonces un menor de orden 2 distinto de cero

1 2 1 0  󰇛1󰇜 · 1  2 2 1 1 0

1 0  20 1

ProblemasresueltosdematricesysistemasdeecuacionesMatemáticasI  Curso20112012

1 2 1

1 0󰇻  1  0 orlamos con la tercera fila y la primera columna 1. 󰇻0 1

0 12 00 10 01 00 1 1 1 1 1 0󰇮 1  2  0    󰇭 0 1 2 0 1 a partir de este menor de orden 3 seguimos Orlando con la cuarta fila y la segunda columna 1 󰈏2 1 0

1 2 󰈏 1 0

1 0 1

0 1 0 0 0 1󰈏  0 por lo tanto no nos vale, seguimos orlando con la cuarta fila y la quinta columna: 1 1 1 1 2 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 2 0 0 1 0 󰇮 󰈏  2  0    󰇭 1 1 1 1 0 1 1 0 2 0 1 0 1 2 0 1

Luego 󰇛󰇜  4 pues es el mayor menor que podemos considerar.

ProblemasresueltosdematricesysistemasdeecuacionesMatemáticasI  Curso20112012 5º) Estudiar la resolubilidad de los siguientes sistemas y, si es posible, determinar sus soluciones:

a) 

322  11 1 6

3 0 2 00 12 1 1   󰇭2 1 󰇮

2      9 Estudiamos los rangos de  y de 

1



3 0 00 12   󰇭2 1

2 11 1 61 󰇮 1 1 9

0 2 1 0 2 󰇻 󰇻  6  0 orlamos 3 0 2   9  0 luego 󰇛󰇜  3 3 0 0 1 1 0 2 ||  󰈏3 0 0 1 2 1

1 1 2 11󰈏  17  0 luego 󰇛󰇜  4 1 6 1 9

󰇛󰇜  󰇛󰇜    . . No hay solución.

 3 b)    2  4   2  2

1 1 1   1 2 0 1 0 2



1 1 1 3   1 2 0 4 1 0 2 2

||  0      3,    2,  󰇻1 1󰇻  1  0  󰇛󰇜  2 1 2 Para ver el rango de  podemos partir del mismo menor de orden 2 distinto de cero

1 1 3 1 1  󰇻 󰇻   1 2 4  0 el otro menor de orden 3 ya lo hemos estudiado al calcular 1 2 1 0 2 ||, luego tenemos que concluir 󰇛󰇜  2, por lo tanto 󰇛󰇜  2  󰇛󰇜  ú       . . .  ∞ ,    ó    á       3   󰇛1󰇜    2  4 󰇛2󰇜 Observamos que hemos dejado en el primer miembro de las ecuaciones las variables que me proporcionan el menor principal que hemos utilizado para el cálculo del rango. Hacemos    con lo cual el sistema queda 3    2  4

󰇛1󰇜 hacemos 󰇛2󰇜  󰇛1󰇜    4  󰇛3  󰇜  1   y por lo tanto tenemos 󰇛2󰇜

despejando en 󰇛1󰇜   3    󰇛1  󰇜  2  2 Solución: 󰇝󰇛2  2, 1  , 󰇜/ |   󰇞

ProblemasresueltosdematricesysistemasdeecuacionesMatemáticasI  Curso20112012

c) 󰇱

   2 2 

󰇛2󰇜 󰇛1󰇜

11 11 11 22 2 1 5   2

1 1 1 1 21 21 1 

2 󰇛󰇜  2   3,  utilizando 5 󰇛3󰇜 el mismo menor de orden 3 obtenemos que 󰇛󰇜  3 por lo tanto el ||  6  sistema es   . . . y tiene una única solución. 󰇛1󰇜  󰇛2󰇜  2  0     󰇛3󰇜  󰇛2󰇜  3  7    

  󰇛1󰇜          2      2  7 3     

0 d) 󰇱       0  0

󰇛1󰇜 󰇛2󰇜 󰇛3󰇜

1 1 1 0   1 1 1 0 1 1 0 0

1 1 1   1 1 1 1 1 0

Sistema homogéneo por lo tanto el sistema siempre es compatible ||  0  󰇛󰇜  3,

1 󰇻 1

1 󰇻  1  󰇛󰇜  2  󰇛󰇜  ú    . . . 0

Eliminamos la primera ecuación y tomamos como parámetro libre 

Hacemos    y estudiamos el sistema proporcionado por el menor      󰇥   

           0

Por lo tanto la solución es 󰇝 󰇛, , 0󰇜 /   󰇞     2  0 e) 󰇱   2  3  0   3  4  0

󰇛1󰇜 󰇛2󰇜 󰇛3󰇜

1 1 2   1 2 3 1 3 4

||  0 elegimos un menor de orden 2 distinto de cero

1 1 2 0   1 2 3 0 1 3 4 0

1 1 󰇻  1  0  󰇛󰇜  󰇛󰇜  2  ú    . . . 󰇻 1 2

Eliminamos la tercera ecuación y tomamos como parámetro libre    ,

    2    2  3

󰇛1󰇜  󰇛2󰇜  󰇛1󰇜    ,   2    2     󰇛2󰇜

Por lo tanto la solución es 󰇝 󰇛, , 󰇜 /   󰇞

ProblemasresueltosdematricesysistemasdeecuacionesMatemáticasI Curso20112012 

f) 󰇱

     0   0

󰇛1󰇜 󰇛2󰇜

󰇛3󰇜

1 1 1 1 1 11 11 01 1 

1 1 11 1 0  0 1 0   1 1

1 1 1 1 1 󰇻 󰇻  1  0 orlamos con la primera columna y la segunda columna   1 1 1  0, al 0 1 1 0 1 tener dos columnas iguales, la otra posibilidad con la primera columna pasa exactamente igual por lo tanto 󰇛󰇜  󰇛󰇜  2  . . . Eliminamos la primera ecuación y tomamos como parámetros libres             ,          

󰇛2󰇜   0 󰇛3󰇜

Por tanto la solución es 󰇝 󰇛, , 0,   󰇜 / ,   󰇞  0 g)  2  2  2  2  0

󰇛1󰇜 󰇛2󰇜

1 1 1 1 󰇡 󰇢 2 2 2 2

󰇛󰇜  󰇛󰇜  1  ú    . . .

Como el rango es uno nuestro menor será cualquier número de la matriz, por ejemplo el número 1 que ocupa la posición  Eliminamos la segunda ecuación y tomamos como parámetros libres , ,    ,   ,   ,

       

Por lo tanto la solución es 󰇝 󰇛    , , , 󰇜 / , ,   󰇞

ProblemasresueltosdematricesysistemasdeecuacionesMatemáticasI Curso20112012  6º) Resolver por la regla de Cramer  3  2 4   3 13 3  a) 3  5    9

1 3    3 1 3 5

4 2 1

||  48

1 13 4 13 3 4  3 3 2  2 3 1 186 31 3 9 1  3 , 9 5 1    ,  || || 8 8 48 4  3  3  0 b)  6    9  9 2  5  6  5

4 3   6 1 2 5

3 9 6

||  354

1 3 13  3 1 3  9 9   3 5 || 2

0 3 3 4 0 3 4 3 0  9 1 9 6 9 9  6 1 9  177 1 236 2 2 5 6  0 2 5 6   5 5 6   0,    ,    || || 3 354 354 2 354 354...