Vídeo tutorial FdeT
PROBLEMA RESUELTO: matrices
¿QUÉ APRENDERÁS EN ESTE VÍDEO TUTORIAL ?
- Estudio de la inversa de una matriz.
- Cálculo de la inversa de una matriz.
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PROBLEMA RESUELTO: matrices
ENUNCIADO:
Dada la matriz 𝐴 =
1 𝑎 1
𝑎 1 𝑎
0 𝑎 1
donde a es un parámetro real.
a) Determina para qué valores del parámetro a la matriz A no tiene inversa.
b) Calcular, si es posible, la matriz inversa para 𝑎 = −2.
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PROBLEMA RESUELTO: matrices
a) En primer lugar recordaremos que una matriz A cuadrada tiene inversa si y sólo si su determinante es distinto de cero.
Por lo tanto en primer lugar calcularemos el determinante de la matriz.
𝐴 =
1 𝑎 1
𝑎 1 𝑎
0 𝑎 1
= 1 − 𝑎2
Igualamos el determinante a cero para calcular los valores de a, para los cuales el determinante de A es nulo, y por tanto no
tiene inversa.
1 − 𝑎2 = 0 𝑎 = ±1
Por lo tanto la matriz:
• Si 𝑎 = ±1, la matriz A no tiene inversa.
• Si 𝑎 ≠ ±1, la matriz A tiene inversa.
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PROBLEMA RESUELTO: matrices
b) En este segundo apartado nos indican que calculemos la inversa, si existe, para el caso en que a=-2.
Ya hemos estudiado en el apartado anterior los casos en los que existe la inversa de A. Por lo tanto por el apartado anterior
existe la inversa de A para 𝑎 = −2.
Calculamos la inversa de A en este caso.
𝑎 = −2 𝐴 =
1 −2 1
−2 1 −2
0 −2 1
Recordamos que la inversa de A viene dada por:
𝐴−1
=
1
|𝐴|
𝐴𝑑𝑗(𝐴) 𝑡
Donde 𝐴𝑑𝑗(𝐴) representa la matriz adjunta de A.
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PROBLEMA RESUELTO: matrices
El determinante de A viene dado por 𝐴 = 1 − −2 2
= −3, para hallarlo basta con sustituir el valor de a, en la expresión
del determinante calculado en el apartado anterior.
Calculamos a continuación la matriz adjunta de A.
Recordemos que el adjunto del elemento (i,j) es el determinante que resulta de eliminar su fila y su columna, multiplicado
por −1 𝑖+𝑗
.
En la práctica consiste en realizar el determinante mencionado y cambiar el signo a elementos alternos en la matriz
siguiendo el diagrama:
+ − +
− + −
+ − +
Calculamos por tanto la matriz adjunta de A.
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𝐴𝑑𝑗 𝐴 =
1 −2
−2 1
−
−2 −2
0 1
−2 1
0 −2
−
−2 1
−2 1
1 1
0 1
−
1 −2
0 −2
−2 1
1 −2
−
1 1
−2 −2
1 −2
−2 1
Realizando todos los determinantes tenemos que:
𝐴𝑑𝑗 𝐴 =
−3 2 4
0 1 2
3 0 −3
Por tanto la inversa de la matriz A viene dada por:
𝐴−1
=
1
|𝐴|
𝐴𝑑𝑗(𝐴) 𝑡
=
1
−3
−3 2 4
0 1 2
3 0 −3
𝑡
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PROBLEMA RESUELTO: matrices
Es decir:
𝐴−1
=
1
|𝐴|
𝐴𝑑𝑗(𝐴) 𝑡
=
1
−3
−3 2 4
0 1 2
3 0 −3
𝑡
=
−1
3
−3 0 3
2 1 0
4 2 −3
=
1 0 −1
−2/3 −1/3 0
−4/3 −2/3 1
Para comprobar que realmente esta es la matriz inversa, basta con comprobar que 𝐴 ∙ 𝐴−1
= 𝐼
Es decir:
1 −2 1
−2 1 −2
0 −2 1
1 0 −1
−2/3 −1/3 0
−4/3 −2/3 1
=
1 0 0
0 1 0
0 0 1

Matrices 03

  • 1.
    Vídeo tutorial FdeT PROBLEMARESUELTO: matrices ¿QUÉ APRENDERÁS EN ESTE VÍDEO TUTORIAL ? - Estudio de la inversa de una matriz. - Cálculo de la inversa de una matriz.
  • 2.
    Vídeo tutorial FdeT PROBLEMARESUELTO: matrices ENUNCIADO: Dada la matriz 𝐴 = 1 𝑎 1 𝑎 1 𝑎 0 𝑎 1 donde a es un parámetro real. a) Determina para qué valores del parámetro a la matriz A no tiene inversa. b) Calcular, si es posible, la matriz inversa para 𝑎 = −2.
  • 3.
    Vídeo tutorial FdeT PROBLEMARESUELTO: matrices a) En primer lugar recordaremos que una matriz A cuadrada tiene inversa si y sólo si su determinante es distinto de cero. Por lo tanto en primer lugar calcularemos el determinante de la matriz. 𝐴 = 1 𝑎 1 𝑎 1 𝑎 0 𝑎 1 = 1 − 𝑎2 Igualamos el determinante a cero para calcular los valores de a, para los cuales el determinante de A es nulo, y por tanto no tiene inversa. 1 − 𝑎2 = 0 𝑎 = ±1 Por lo tanto la matriz: • Si 𝑎 = ±1, la matriz A no tiene inversa. • Si 𝑎 ≠ ±1, la matriz A tiene inversa.
  • 4.
    Vídeo tutorial FdeT PROBLEMARESUELTO: matrices b) En este segundo apartado nos indican que calculemos la inversa, si existe, para el caso en que a=-2. Ya hemos estudiado en el apartado anterior los casos en los que existe la inversa de A. Por lo tanto por el apartado anterior existe la inversa de A para 𝑎 = −2. Calculamos la inversa de A en este caso. 𝑎 = −2 𝐴 = 1 −2 1 −2 1 −2 0 −2 1 Recordamos que la inversa de A viene dada por: 𝐴−1 = 1 |𝐴| 𝐴𝑑𝑗(𝐴) 𝑡 Donde 𝐴𝑑𝑗(𝐴) representa la matriz adjunta de A.
  • 5.
    Vídeo tutorial FdeT PROBLEMARESUELTO: matrices El determinante de A viene dado por 𝐴 = 1 − −2 2 = −3, para hallarlo basta con sustituir el valor de a, en la expresión del determinante calculado en el apartado anterior. Calculamos a continuación la matriz adjunta de A. Recordemos que el adjunto del elemento (i,j) es el determinante que resulta de eliminar su fila y su columna, multiplicado por −1 𝑖+𝑗 . En la práctica consiste en realizar el determinante mencionado y cambiar el signo a elementos alternos en la matriz siguiendo el diagrama: + − + − + − + − + Calculamos por tanto la matriz adjunta de A.
  • 6.
    Vídeo tutorial FdeT PROBLEMARESUELTO: matrices 𝐴𝑑𝑗 𝐴 = 1 −2 −2 1 − −2 −2 0 1 −2 1 0 −2 − −2 1 −2 1 1 1 0 1 − 1 −2 0 −2 −2 1 1 −2 − 1 1 −2 −2 1 −2 −2 1 Realizando todos los determinantes tenemos que: 𝐴𝑑𝑗 𝐴 = −3 2 4 0 1 2 3 0 −3 Por tanto la inversa de la matriz A viene dada por: 𝐴−1 = 1 |𝐴| 𝐴𝑑𝑗(𝐴) 𝑡 = 1 −3 −3 2 4 0 1 2 3 0 −3 𝑡
  • 7.
    Vídeo tutorial FdeT PROBLEMARESUELTO: matrices Es decir: 𝐴−1 = 1 |𝐴| 𝐴𝑑𝑗(𝐴) 𝑡 = 1 −3 −3 2 4 0 1 2 3 0 −3 𝑡 = −1 3 −3 0 3 2 1 0 4 2 −3 = 1 0 −1 −2/3 −1/3 0 −4/3 −2/3 1 Para comprobar que realmente esta es la matriz inversa, basta con comprobar que 𝐴 ∙ 𝐴−1 = 𝐼 Es decir: 1 −2 1 −2 1 −2 0 −2 1 1 0 −1 −2/3 −1/3 0 −4/3 −2/3 1 = 1 0 0 0 1 0 0 0 1