(Soluc: a) 30; b) -66; c) 0; d) 0; e) 0; f) 0; g) 2; h) -50; i) 0; j) 0; k) 0; l) 0)

Transcripción

1 53 EJERCICIOS de DETERMINANTES º BACH. Cálculo de determinantes. Propiedades: 1. Calcular los siguientes determinantes de orden : a) 7 1 b) c) d) e) f) g) h) i) j) 7 7 k) l) (Soluc: a) 30; b) -66; c) 0; d) 0; e) 0; f) 0; g) ; h) -50; i) 0; j) 0; k) 0; l) 0). Hallar el valor del determinante de: a) La matriz nula de orden b) La identidad de orden c) Cualquier matriz diagonal de orden (Soluc: a) 0; b) 1; c) el producto de los elementos de la diagonal) 3. Calcular los siguientes determinantes de orden 3 aplicando la regla de Sarrus: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) (Soluc: a) -15; b) -36; c) -11; d) 0; e) -168; f) 385; g) -114; h) 3; i) 14; j) 1000) 4. Si A = d e f = 4, utilizar las propiedades de los determinantes para hallar razonadamente: g h i a) A b) A t c) -5A d) g h i d e f e) a d 3g b e 3h c f 3i f) d e f g h i g) g h i d + a e + b f + c h) a + 3d 4c + 6f b + 3e d f e i) g i h b 3a c h 3g i e 6d f j) a b a a c d e d d f g h g g i (Soluc: a) 3; b) 4; c) -500; d) 4; e) 1; f) -4; g) 8; h) 16; i) 4; j) -4)

2 a a a a ALFONSO GONZÁLEZ 5. Si p q r = 5, calcular razonadamente el valor de u v w a c b u w v p r q (Soluc: 00) 6. Demostrar, sin desarrollar, que el siguiente determinante vale 0: 1 a b + c 1 b a + c 1 c a + b 7. Si x y z 3 0 = 5, calcular, sin desarrollar, los siguientes determinantes: x y z x y z x -1 y -1 z -1 a) 3 / 0 1 b) 3x + 3 3y 3z + c) (Soluc: todos valen 5) x +1 y +1 z + 8. Sin desarrollar los determinantes, demostrar la identidad 1 a a bc a a 1 b b = ca b b 1 c c ab c c Justificar que si A es una matriz cuadrada de orden 3 y k un número real, entonces det(ka)=k 3 det(a) 10. Justificar, mediante una matriz de orden 3, que det A=det A t 11. Resolver el problema de los ejercicios del tema anterior mediante determinantes (Ayuda: aplicar que el determinante de un producto de matrices es el producto de los determinantes) 1. Resolver las ecuaciones siguientes: x 1 =0 a x c =0 b) 1 1 a b x x (Ayuda: Previamente hacer ceros debajo de la diagonal) (Soluc: a) x=±1; b) x=b, x=c) 13. (S) Resolver la ecuación det(a-x )=0, siendo A = 4 1 1, la matriz unidad de dimensión 3 y x R la incógnita. (Soluc: x=0, x=1, x=4)

3 14. Calcular por Gauss (es decir, haciendo ceros bajo la diagonal) los siguientes determinantes: a) b) c) 1 x x x d) e) f) g) h) i) j) k) l) (Sol: a) 8; b) -; c) (x+1) 3 ; d) 48; e) ; f) -3; g) 140; h) 364; i) -454; j) -098; k) -131; l) 10) 15. Calcular por el método más conveniente (preferentemente por Laplace, haciendo ceros previamente): a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) l) (Sol: a) -86; b) -7; c) 0; d) ; e) 1899; f) 6; g) -5; h) 7; i) -10; j) -; k) 0; l) -5) 16. (S) Calcular el valor del siguiente determinante: a 5b 5c (Soluc: 50(b-a)(c-a)(c-b)) 17. (S) Calcular: abc ab a b c b ab b c b c 3abc (Ayuda: extraer previamente factores del determinante) (Soluc: a b 4 c ) 18. (S) Calcular: (Ayuda: hacer ceros en la uª columna) 1+ a b c 1 (Soluc: -abc)

4 19. (S) Calcular el valor del siguiente determinante: 3 x x x x 3 x x x x 3 x x x x 3 (Ayuda: sale fácilmente sumando a la uª fila las restantes, y después sacando factor común) (Soluc: 3(x+1)(3-x) 3 ) 0. (S) Calcular el valor del determinante: a +1 a a a a a +1 a a a a a +1 a a a a a +1 (Ayuda: sale fácilmente sumando a la 4ª fila las demás, y extrayendo factor común) (Soluc: 4a+1) 1. (S) Resolver la ecuación: 3 1 x x x 3 x +1 x + x 3x = 0 3 x + x +1 3x (Ayuda: hacer ceros debajo de la diagonal, factorizando los polinomios que vayamos obteniendo, para así poder sacar factores comunes) (Soluc: x=1). Resolver la siguiente ecuación, sabiendo que una solución es x =-(a+b+c+d): x d a x b c d a b x c d x d d x = 0 (Ayuda: sumar a la 1ª col. las otras, y después sacar factor común) (Soluc: las otras raíces son x=a, x=b, x=c y x=d) Matriz inversa: 3. Definir matriz inversa. Hallar las matrices inversas de las siguientes matrices, y comprobar el resultado: a) 0 0 b) c) d) e) f)

5 ALFONSO GONZÁLEZ g) h) i i i i (Sol: a) ; b) ; c) 1 3 ; 0 1/ / / 1/ d) ; e) ; f) ; g) ; h) ; i) no se puede ) / 7/8 17/ 4 11/ / 4 1/ 1/ 4 4. Calcular, para los valores del parámetro a que lo haga posible, la matriz inversa de a (Soluc: para a 5 existe inversa) 5. Averiguar para qué valores del parámetro t, la matriz A no tiene inversa. Calcular la matriz inversa de A para t=, si es posible: A = 0 t 3 (Soluc: para t=1 o t=3 no tiene inversa) 4 1 t 6. Dada la matriz A = m a) Determinar para qué valores del parámetro m existe A -1 (Soluc: A -1 m) b) Hallar dicha inversa para m=1 7. Comprobar que existe la inversa de la siguiente matriz cualquiera que sea el valor de a y calcularla: 1 a 3 A = 1 a 8. (S) Se considera la matriz 1 A =. Calcular (A t A -1 ) A (S) Dadas las matrices A = B = encontrar una matriz simétrica P no singular tal que B=P -1 AP 30. (S) Sea la matriz a + b b A = a a + b Para qué valores reales de a y b la matriz A tiene inversa? Determinar la matriz A -1. (Soluc: para a 0 y b 0 A -1 )

6 31. (S) Determinar para qué valor o valores de x tiene inversa la matriz 3x x x 0 3x x 0 0 x y calcularla en función de x. (Soluc: para x 0 existe inversa) 3. Una cooperativa farmacéutica distribuye un producto en tres tipos de envases A, B y C, cuyos precios y pesos son los de esta tabla: Peso (g) Precio ( ) A 50 1 B 500 1,80 C ,30 A una farmacia se le ha suministrado 5 envases con un peso total de,5 kg por un importe de 8,90 Cuántos envases de cada tipo ha comprado la farmacia? (Obligatorio utilizar matrices). (Soluc: tipo A, tipo B, 1 tipo C) 33. (S) Sea A una matriz cuadrada. Si A +A+I=0, comprobar que A es invertible. 34. Demostrar que A -1 = 1/ A Ecuaciones matriciales: 35. (S) Hallar la matriz A que haga que = A (S) Sean las matrices A = B = ; hallar una matriz X tal que A X+B=A 37. (S) Dada la matriz 3 A = 1, hallar una matriz X tal que 1 1 AXA = (S) Resolver la ecuación matricial X A=B+C, donde A = B = 1 1 C = Resolver la ecuación matricial AX+B=C, siendo A = 1 0, B = y C =

7 40. Resolver la ecuación matricial AB=XC siendo A = 1 B = C = x x 3x3 41. Resolver la ecuación matricial A X A = B siendo A = y B= Dadas las matrices: A = B = a) Hallar la matriz inversa de A-, siendo la matriz unidad de orden 3 b) Resolver la ecuación matricial XA-B=X 43. Resolver la ecuación matricial CX+AB=C siendo A = 1 B = C = Resolver la ecuación matricial AX-BCX=A siendo: A = B = C = Dadas las matrices A = 1, B = y C = resolver la ecuación matricial ABX-CX=C 46. Resolver la ecuación matricial A X-B=A siendo: A = B = (Ayuda: calcular primero A y renombrarla como C)

8 3 x1 x (S) Resolver la ecuación = 4 3 x3 x Despejar X en las siguientes ecuaciones matriciales: a) AX=B [Soluc: X=A -1 B] b) XA=B [Soluc: X= B A -1 ] c) AX-B=A [Soluc: X=A -1 (A+B)= I+A -1 B] d) BXB=C [Soluc: X=B -1 C B -1 ] e) AXB=C [Soluc: X=A -1 C B -1 ] f) XA=B-A [Soluc: X=(B-A) A -1 =B A -1 -I] g) CX+B=A [Soluc: X=C -1 (A-B)] i) BX+AB=C [Soluc: X=B -1 (C-AB)] j) AX+C=BCX [Soluc: X=D -1 C donde D=BC-A] k) ABX+C=CX [Soluc: X=D -1 C donde D=C-AB] l) AX+B =C [Soluc: X=A -1 (C-B )] m) A X=BC [Soluc: X=D -1 BC donde D=A ] n) AX-B 3 C=A [Soluc: X=A -1 (A+B 3 C)= I+A -1 B 3 C] h) XA-3B=X [Soluc: X=3B D -1 donde D=A-I] 49. TEORÍA: a) Existe la división de matrices? Cuál es, entonces, la forma de despejar la matriz X en una expresión de la forma A X +B =C, donde A y B son matrices? b) Si una matriz A tiene inversa, cuál es la relación entre A - 1 y A? c) Comprobar que t Adj( A) = Adj( A t ) es decir, la traspuesta de la adjunta es la adjunta de la traspuesta. Utilizar una matriz cuadrada de orden 3. d) Probar que donde A es una matriz cuadrada de orden n. det[ t Adj( A)]= [det ( A)] n-1 e) Comprobar, utilizando matrices cuadradas de orden 3: ( A B) - 1 =B - 1 A - 1 Rango de una matriz. Independencia lineal: 50. Definir rango de una matriz. Calcular el rango de las siguientes matrices: a) A = 3 6 b) B = c) C = 1 4 d) D = e) E = f) F = g) G= h) H= I= i) j) J=

9 k) K= l) L= M= N = m) n) o) O = P= p) q) Q = (Soluc: a) rga=3; b) rgb=; c) rgc=3; d) rgd=1; e) rge=; f) rgf=; g) rgg=; h) rgh=1; i) rgi=3; j) rgj=3; k) rgk=; l) rgl=; m) rgm=1; n) rgn=3; o) rgo=0; p) rgp=) 51. Calcular, según los valores del parámetro a, el rango de las siguientes matrices: a 1 1 a 1 0 a a) 1 a 1 a a a b) c) d) e) 3 3 a 3 a a a 0 a 3a a 4 0 a a f) g) h) a 4 a 4 a 3 1 a a + 1 (Soluc: a) a 1 y a - rg=3; a=1 rg=1; a=- rg=; a 0 y a 3/5 rg=3; b) a=0 rg=1; a=3/5 rg=; c) rg=3 a; d) a y a 3 rg=4; a= o a=3 rg=3; e) a 3 rg=3; a=3 rg=; f) rg=3 a; g) a rg=4; a= rg=3; h) a rg=4; a= rg=3) 5. Calcular el rango de los siguientes vectores fila. Caso de ser linealmente dependientes, hallar una relación de dependencia: u=(,1,7,3) v=(1,1,3,0) w=(1,-4,8,15) (Ayuda: aplicar Gauss) (Soluc: rg=; -5u+9v+w=0) 53. Explicar por qué si en un conjunto de vectores está el 0, entonces son linealmente dependientes. Poner un ejemplo.