Ejercicios derecho a examen

20
A = 3 4 5 6 B = 6 8 -5 -7 |A| = 3(6) - 5(4) = 18 - 20 = -2 A -1 = 1 -2 6 -4 -5 3 = -3 2 5 2 - 3 2 |B| = 5(-7) - (-5)8 = -42 - (-40) = -2 B -1 = 1 -2 -7 -8 5 6 = 7 2 4 - 5 2 -3 3x 1 +4x 2 =3 5x 1 +6x 2 =7

Transcript of Ejercicios derecho a examen

Page 1: Ejercicios derecho a examen

Ejercicos Unidad 3

HUMBERTO ROMERO RUBIO

November 23, 2016

1. Encuentre la inversa de

A =

[3 45 6

], B =

[6 8−5 −7

]Solución A:

|A| = 3(6)− 5(4)

= 18− 20

= −2

A−1 =1

−2

[6 −4−5 3

]=

[−3 252 − 3

2

]Solucion B:

|B| = 5(−7)− (−5)8= −42− (−40)= −2

B−1 =1

−2

[−7 −85 6

]=

[72 4− 5

2 −3

]

2. Use la inversa de la matriz A del ejercicio anterior para resolver el sistema3x1 + 4x2 = 35x1 + 6x2 = 7

.

1

Page 2: Ejercicios derecho a examen

Solución:

(x1

x2

)=

[−3 252 − 3

2

](37

)=

(−9+ 14152 −

212

)=

(5−3

)

Comprobación:

3x1 + 4x2 = 3

3(5) + 4(−3) = 3

15− 12 = 3

3 = 3

3. Dada la matriz A =

(3 −17 2

)hallar la matriz por la que hay que

premultiplicar A para obtener la matriz B =

(41 819 4

).

Solución: [3 −17 2

] [a bc d

]=

(41 819 4

)

3a− 1c = 41 3b− d = 8

7a+ 2c = 19 7b+ 2d = 4

3a− c = 41

(−7

3

)7a+ 2c = 19

2

Page 3: Ejercicios derecho a examen

−7a+7

3c = −287

37a+ 2c = 19

13

3c = −230

3

c =− 230

3133

c = −230

13

3a−(−230

13

)= 41

3a =303

13

a =30313

3

a =101

13

3b− d = 8

(−7

3

)7b+ 2d = 4

−7b+ 7

3d = −56

37b+ 2d = 4

13

3d = −44

3

d =− 44

3133

d = −44

13

3b−(−44

13

)= 8

b =20

13

3

Page 4: Ejercicios derecho a examen

por lo tanto la matriz a premultiplicar sera[10113

2013

− 23013 − 44

13

]por lo tanto [

3 −17 2

] [10113

2013

− 23013 − 44

13

]=

(41 819 4

)4. Dada la matriz

A =

14 0 1

40 1 014 0 1

4

hallar Andonde n ∈ N .

Solución:

A1=

14 0 1

40 1 014 0 1

4

A2=

14 0 1

40 1 014 0 1

4

14 0 1

40 1 014 0 1

4

=

216 0 2

160 1 0216 0 2

16

A3 =

216 0 2

160 1 0216 0 2

16

14 0 1

40 1 014 0 1

4

=

464 0 4

640 1 0464 0 4

64

A4=

464 0 4

640 1 0464 0 4

64

14 0 1

40 1 014 0 1

4

=

8256 0 8

2560 1 08

256 0 8256

An =

1n−1

4n 0 1n−1

4n

0 1 01n−1

4n 0 1n−1

4n

5. Calcular la inversa de las siguientes matrices por el método de Gauss-

Jordan.

A =

[−6 49 15

], B =

1 −4 02 3 −12 −3 1

, C =

0 −1 −21 −0 −34 −3 8

,D =

3240 −1669 −299 951328 −648 −116 37−217 106 19 −635 −17 −3 1

Solución A:

4

Page 5: Ejercicios derecho a examen

A =

[−6 4 1 09 15 0 1

]F1 → F1

(−1

6

)=

[1 − 2

3 − 16 0

9 15 0 1

]F2 → F2 − 9(F1)

=

[1 − 2

316 0

0 21 32 1

]F2 → F2

(1

21

)=

[1 − 2

3 − 16 0

0 1 114

121

]F1 → F1 +

2

3(F2)

=

[1 0 − 5

42263

0 1 114

121

]Por lo tanto la matriz inversa es:

A−1 =

[− 5

42263

114

121

]Solución B:

5

Page 6: Ejercicios derecho a examen

B =

1 −4 0 1 0 02 3 −1 0 1 02 −3 1 0 0 1

F2 → F2 − 2(F1)

=

1 −4 0 1 0 00 11 −1 −2 1 02 −3 1 0 0 1

F3 → F3 − 2(F1)

=

1 −4 0 1 0 00 11 −1 −2 1 00 5 1 −2 0 1

F2 → F2

(1

11

)

=

1 −4 0 1 0 00 1 − 1

11 − 211 1 0

0 5 1 −2 0 1

F1 → F1 + 4(F2)

=

1 0 − 411

311

411 0

0 1 − 111 − 2

11111 0

0 5 1 −2 0 1

F3 → F3 − 5(F2)

=

1 0 − 411

311

411 0

0 1 − 111 − 2

11111 0

0 0 1611 − 12

11 − 511 1

F3 → F3

(11

16

)

=

1 0 − 411

311

411 0

0 1 − 111 − 2

11111 0

0 0 1 − 34 − 5

161116

F1 → F1 +4

11(F3)

=

1 0 0 0 14

45

0 1 − 111 − 2

11111 0

0 0 1 − 34 − 5

161116

F2 → F2 +1

11(F3)

=

1 0 0 0 14

14

0 1 0 − 14

116

116

0 0 1 − 34 − 5

161116

Por lo tanto la matriz inversa es:

B−1 =

0 14

14

− 14

116

116

− 34 − 5

161116

Solución C:

6

Page 7: Ejercicios derecho a examen

C =

0 −1 −2 1 0 01 0 −3 0 1 04 −3 8 0 0 1

=

1 0 −3 0 1 00 −1 −2 1 0 04 −3 8 0 0 1

F3 → F3 − 4(F1)

=

1 0 −3 0 1 00 −1 −2 1 0 00 −3 20 0 −4 1

F2 → F2(−1)

=

1 0 −3 0 1 00 1 2 −1 0 00 −3 20 0 −4 1

F3 → F3 + 3(F2)

=

1 0 −3 0 1 00 1 2 −1 0 00 0 26 −3 −4 1

F3 → F3

(1

26

)

=

1 0 −3 0 1 00 1 2 −1 0 00 0 1 − 3

26 − 213

126

F1 → F1 + 3 (F3)

=

1 0 0 − 926

713

326

0 1 2 −1 0 00 0 1 − 3

26 − 213

126

F2 → F2 − 2 (F3)

=

1 0 0 − 926

713

326

0 1 0 − 1013

413 − 1

130 0 1 − 3

26 − 213

126

Por lo tanto la matriz inversa es:

C−1 =

− 926

713

326

− 1013

413 − 1

13− 3

26 − 213

126

Solución D:

D =

3240 −1669 −299 951328 −648 −116 37−217 106 19 −635 −17 −3 1

7

Page 8: Ejercicios derecho a examen

3240 −1669 −299 95 1 0 0 01328 −648 −116 37 0 1 0 0−217 106 19 −6 0 0 1 035 −17 −3 1 0 0 0 1

=

35 −17 −3 1 0 0 0 1−217 106 19 −6 0 0 1 01328 −648 −116 37 0 1 0 03240 −1669 −299 95 1 0 0 0

F1 → F1

(1

35

)

=

1 −17

35−335

135 0 0 0 1

35−217 106 19 −6 0 0 1 01328 −648 −116 37 0 1 0 03240 −1669 −299 95 1 0 0 0

F2 → F2 + 217 (F1)

=

1 −17

35−335

135 0 0 0 1

350 3

525

15 0 0 1 31

51328 −648 −116 37 0 1 0 03240 −1669 −299 95 1 0 0 0

F3 → F3 − 1328 (F1)

=

1 −17

35−335

135 0 0 0 1

350 3

525

15 0 0 1 31

50 − 104

35 − 7635 − 33

35 0 1 0 − 132835

3240 −1669 −299 95 1 0 0 0

F4 → F4 − 3240 (F1)

=

1 −17

35−335

135 0 0 0 1

350 3

525

15 0 0 1 31

50 − 104

35 − 7635 − 33

35 0 1 0 − 132835

0 − 6677 − 149

7177 1 0 0 − 648

7

F2 → F2

(5

3

)

=

1 −17

35−335

135 0 0 0 1

350 1 2

313 0 0 5

3313

0 − 10435 − 76

35 − 3335 0 1 0 − 1328

350 − 667

7 − 1497

177 1 0 0 − 648

7

F1 → F1 +17

35(F2)

=

1 0 5

21421 0 0 17

2110621

0 1 23

13 0 0 5

3313

0 − 10435 − 76

35 − 3335 0 1 0 − 1328

350 − 667

7 − 1497

177 1 0 0 − 648

7

F3 → F3 +104

35(F2)

8

Page 9: Ejercicios derecho a examen

=

1 0 5

21421 0 0 17

2110621

0 1 23

13 0 0 5

3313

0 0 − 421 − 1

21 0 1 10421 − 152

210 − 667

7 − 1497

177 1 0 0 − 648

7

F4 → F4 +667

7(F2)

=

1 0 5

21421 0 0 17

2110621

0 1 23

13 0 0 5

3313

0 0 − 421 − 1

21 0 1 10421 − 152

210 0 887

2171821 1 0 3335

211873321

F3 → F3

(−21

4

)

=

1 0 5

21421 0 0 17

2110621

0 1 23

13 0 0 5

3313

0 0 1 − 14 0 − 21

4 −26 380 0 887

2171821 1 0 3335

211873321

F1 → F1 −4

21(F3)

=

1 0 0 1

4 0 54 7 −4

0 1 23

13 0 0 5

3313

0 0 1 − 14 0 − 21

4 −26 380 0 887

2171821 1 0 3335

211873321

F2 → F2 −2

3(F3)

=

1 0 0 1

4 0 54 7 −4

0 1 0 12 0 7

2 19 −150 0 1 − 1

4 0 − 214 −26 38

0 0 88721

71821 1 0 3335

211873321

F4 → F4 −887

21(F3)

=

1 0 0 1

4 0 54 7 −4

0 1 0 12 0 7

2 19 −150 0 1 − 1

4 0 − 214 −26 38

0 0 0 1794 1 887

179 1257 −713

F4 → F4

(4

179

)

=

1 0 0 1

4 0 54 7 −4

0 1 0 12 0 7

2 19 −150 0 1 − 1

4 0 − 214 −26 38

0 0 0 1 4179

887179

5028179 − 2852

179

F1 → F1 −1

4(F4)

=

1 0 0 0 − 1

1792

179 − 4179 − 3

1790 1 0 1

2 0 72 19 −15

0 0 1 − 14 0 − 21

4 −26 380 0 0 1 4

179887179

5028179 − 2852

179

F2 → F2 −1

2(F4)

9

Page 10: Ejercicios derecho a examen

=

1 0 0 0 − 1

1792

179 − 4179 − 3

1790 1 0 0 − 2

179183179

887179 − 1259

1790 0 1 − 1

4 0 − 214 −26 38

0 0 0 1 4179

887179

5028179 − 2852

179

F3 → F3 +1

4(F4)

=

1 0 0 0 − 1

1792

179 − 4179 − 3

1790 1 0 0 − 2

179183179

887179 − 1259

1790 0 1 0 1

179 − 178179 − 3397

1796089179

0 0 0 1 4179

887179

5028179 − 2852

179

Asi que su matriz inversa sera

A−1 =

− 1

1792

179 − 4179 − 3

179− 2

179183179

887179 − 1259

1791

179 − 178179 − 3397

1796089179

4179

887179

5028179 − 2852

179

6. Dada las Matrices

A =

11 −7 −6−5 3 −1919 −8 17

,B =

3240 −1669 −299 951328 −648 −116 37−217 106 19 −635 −17 −3 1

, hallar su inversa por medio de su ad-

junta.

Solución A:

AT =

11 −5 19−7 3 −8−6 −19 17

(AT)∗

=

(3 −8−19 17

)−(−7 −8−6 −17

) (−7 3−6 −19

)−(−5 19−19 17

) (11 19−6 17

)−(11 −5−7 −19

)(−5 193 −8

)−(11 19−7 −8

) (11 −5−7 3

)

=

−101 167 151−276 301 239−17 −45 −2

4 = (561 + 2527− 240)− (−342 + 595 + 1672)

= 2848− 1925

= 923

10

Page 11: Ejercicios derecho a examen

A−1 =1

|A|(AT)∗

=1

923

−101 167 151−276 301 239−17 −45 −2

A−1 =

− 101923

167923

151923

− 276923

301923

239923

− 17923 − 45

923 − 2923

Solución B:

3240 ∗

−648 −116 37106 19 −6−17 −3 1

− (−1669) ∗

1328 −116 37−217 19 −635 −3 1

+ (−299)

1328 −648 37−217 106 −635 −17 1

− 95 ∗

1328 −648 −116−217 106 1935 −17 −3

= −179

11

Page 12: Ejercicios derecho a examen

a1,1 =

−648 −116 37106 19 −6−17 −3 1

= 1

a1,2 =

1328 −116 37−217 19 −635 −3 1

= −2

a1,3 =

1328 −648 37−217 106 −635 −17 1

= −1

a1,4 =

1328 −648 −116−217 106 1935 −17 −3

= 4

a2,1 =

−648 −299 95106 19 −6−17 −3 1

= 2

a2,2 =

3240 −299 95−217 19 −635 −3 1

= −183

a2,3 =

3240 −1669 95−217 106 −635 −17 1

= −718

a2,4 =

3240 −1669 −299−217 106 1935 −17 −3

= −887

a3,1 =

−1669 −299 95−648 116 37−17 −3 1

= 4

a3,2 =

3240 −299 951328 −116 3735 −3 1

= −887

a3,3 =

3240 −1669 951328 −648 3735 −17 1

= 3397

a3,4 =

3240 −1669 −2991328 −648 −11635 −17 −3

= 5028

a4,1 =

−1669 −299 95−648 −116 37106 19 −6

= −3

a4,2 =

3240 −299 951328 −116 37−217 19 −6

= 1259

a4,3 =

3240 −1669 951328 −648 37−217 106 −6

= 6089

a4,4 =

3240 −648 −1161328 106 19−217 −17 −3

= 2852

A∗ =

1 2 −1 −4−2 −183 718 −8874 −887 3397 −50283 1259 −6089 2852

(A∗)T

=

1 −2 4 32 −183 −887 1259−1 718 3397 −6089−4 −887 −5028 2852

A−1 =1

Det(A∗)

T

=1

−179

1 −2 4 32 −183 −887 1259−1 718 3397 −6089−4 −887 −5028 2852

A−1 =

− 1

1792

179 − 4179 − 3

179− 2

179183179

887179 − 1259

1791

179 − 178179 − 3397

1796089179

4179

887179

5028179 − 2852

179

12

Page 13: Ejercicios derecho a examen

7) Dada la matriz

A =

3240 −1669 −299 951328 −648 −116 37−217 106 19 −635 −17 −3 1

hallar su determinante por medio de

expansion de cofactores

A =

3240 −1669 −299 951328 −648 −116 37−217 106 19 −635 −17 −3 1

4 = 3240 ∗

−648 −116 37106 19 −6−17 −3 1

− (−1669) ∗

1328 −116 37−217 19 −635 −3 1

+

(−299)*

1328 −648 37−217 106 −635 −17 1

− 95 ∗

1328 −648 −116−217 106 1935 −17 −3

= −179

4 = (3240)(1)− (−1669)(−2) + (−299)(−1)− (95)(4)

4 = −179

8) Hallar el determinante de la matriz

A =

0 −1 −21 0 34 −3 8

expandido por cofactores con respecto a la segunda columna. Halle tambien

los cofactores A31, A32, A33

13

Page 14: Ejercicios derecho a examen

4 = −(−1)(

1 34 8

)+ 0

(0 −24 8

)− (−3)

(0 −21 3

)4 = 1(8− 12) + 0 + 3(0− (−2))4 = −4 + 6

4 = 2

C31 = |A31|

C31 = 4

(−1 −20 3

)C31 = 4(−3)C31 = −12

C32 = |A32|

C32 = −(−3)(

0 −21 3

)C32 = 3(2)

C32 = 6

C33 = |A33|

C33 = 8

(0 −11 0

)C33 = 8(1)

C33 = 8

9) Halle los valores de x.y.w y z para que la operacion con matrices resulteverdadera

A =

(w xy x

)=

(−7 56 −2

)+ 3

(y wz x

),escriba los resultados en el

orden x, y, w, z.(w xy x

)=

(−7 56 −2

)+ 3

(y wz x

)=

(−7 56 −2

)+

(3y 3w3z 3x

)=

(−7 + 3y 5 + 3w6 + 3z −2 + 3x

)Entonces

14

Page 15: Ejercicios derecho a examen

3y − 7 = w

3z + 6 = y

3w + 5 = x

3x− 2 = x

3x− 2 = x

3x− x = 2

2x = 2

x = 1

Por lo tanto

3w + 5 = x

3w = 1− 5

3w = −4

w = −4

3

3y − 7 = w

3y = −4

3+ 7

3y =17

3

y =17

9

3z + 6 = y

3z =17

9− 6

3z = −37

9

z = −37

27

Comprobamos los valores

15

Page 16: Ejercicios derecho a examen

(w xy x

)=

(−7 + 3y 5 + 3w6 + 3z −2 + 3x

)(− 4

3 1179 1

)=

(−7 + 3( 179 ) 5 + 3(− 4

3. )6 + 3(− 37

27 ) −2 + 3(1)

)(− 4

3 1179 1

)=

(−7 + 17

3 5− 46− 37

9 −2 + 3

)(− 4

3 1179 1

)=

(− 4

3 1179 1

)Asi que los valores que satisfacen a la incognitas para que la matriz sea

verdadera son

x = 1

y =17

9

w = −4

3

z = −37

27

10) ¾Cual es la matriz cuya adjunta es la matriz A =

10 −4 200 3 20 0 5

? 10 0 0−4 3 020 2 5

R S TU V WX Y Z

=

1 0 00 1 00 0 1

(10R+ 0U + 0X) (10S + 0V + 0Y ) (10T + 0W + 0Z)

(−4R+ 3U + 0X) (−4S + 3V + 0Y ) (−4T + 3W + 0Z)(20R+ 2U + 5X) (20S + 2V + 5Y ) (20T + 2W + 5Z)

=

1 0 00 1 00 0 1

De lo cual obtendremos 9 ecuaciones a solucionar para obtener los valores

de de la matriz

10R+ 0U + 0X = 1

−4R+ 3U + 0X = 0

20R+ 2U + 5X = 0

4 =

10 0 0−4 3 020 2 5

= 150 4R =

1 0 00 3 00 2 5

= 15

4U =

10 1 0−4 0 020 0 5

= 20 4X =

10 0 1−4 3 020 2 0

= −68

16

Page 17: Ejercicios derecho a examen

R = 15150 = 1

10 U = 20150 = 2

15 X = −68150 = −34

75

10S + 0V + 0Y = 0

−4S + 3V + 0Y = 1

20S + 2V + 5Y = 0

4 =

10 0 0−4 3 020 2 5

= 150 4S =

0 0 01 3 00 2 5

= 0

4V =

10 0 0−4 1 020 0 5

= 50 4Y =

10 0 0−4 3 120 2 0

= −20

S = 0150 = 0 V = 50

150 = 13 Y = −20

150 = −215

10T + 0W + 0Z = 0

−4T + 3W + 0Z = 0

20T + 2W + 5Z = 1

4 =

10 0 0−4 3 020 2 5

= 150 4T =

0 0 00 3 01 2 5

= 0

4W =

10 0 0−4 0 020 1 5

= 0 4Z =

10 0 0−4 3 020 2 1

= 30

T = 0150 = 0 W = 0

150 = 0 Z = 30150 = 1

5

Por lo consiguiente la matriz B =

110 0 0215

13 0

− 3475 − 2

1515

cuya adjunta es A = 10 −4 200 3 20 0 5

11) Calcule el determinante de la siguiente matriz de numros complejos.

A =

5− 7i 3− 4i 2i12 + 5i 1 4− 3i9 + 9i 13− 78i 7 + 80i

det

5− 7i 3− 4i 2i12 + 5i 1 4− 3i9 + 9i 13− 78i 7 + 80i5− 7i 3− 4i 2i12 + 5i 1 4− 3i

= ((5− 7i)(1)(7+80i)+ (12+5i)(13−

17

Page 18: Ejercicios derecho a examen

78i)(2i) + (9 + 9i)(3− 4i)(4− 3i))− ((12 + 5i)(3− 4i)(7 + 80i) + (5− 7i)(13−78i)(4− 3i) + (9 + 9i)(1)(2i))

= (595+351i)+(1092i+1742)+(225−225i)−(3032+4249i) + (−3367− 481i) + (18i− 18)

= (2562 + 1218i)− (−353 + 3786i)= 2915− 2568i

12) Basandose en el concepto de Matriz Elemental. halleA =

1 0 00 1 0−4 0 1

I =

1 0 00 1 0−4 0 1

F3 → 14 (F3 + F1(4))

I =

1 0 00 1 00 0 1

13)¾Por que matriz hay que premultiplicar A =

(3 −54 −7

)para que resulte

la matriz B =

(8 63 7

)?

(3 −54 −7

)(a bc d

)=

(8 63 7

)

3a− 5c = 8 3b− 5d = 64a− 7c = 3 4b− 7d = 7

3a− 5c = 8(− 4

3

)3b− 5d = 6

(− 4

3

)4a− 7c = 3 4b− 7d = 7−4a+ 20

3 c = − 323 −4a+ 20

3 d = −84a− 7c = 3 4b− 7d = 7− 1

3c = −233 − 1

3d = −1c =

− 233

− 13

d = −1− 1

3

c = 23 d = 3

3a− 5c = 8 3b− 5d = 63a− 5(23) = 8 3b− 5(3) = 63a− 115 = 8 3b = 6 + 153a = 123 b = 7a = 41

18

Page 19: Ejercicios derecho a examen

(3 −54 −7

)(41 723 3

)=

(8 63 7

)

14) Encuntre una factorizacion LU paraA =

3 −7 −2−3 5 16 −4 0

, b =

−752

U =

3 −7 −2−3 5 16 −4 0

F2 → F2 − (−1)(F1)

U =

3 −7 −20 −2 −16 −4 0

F3 → F3 − 2(F1)

U =

3 −7 −20 −2 −10 10 4

F3 → F3 − (−5)(F2)

U =

3 −7 −20 −2 −10 0 −1

L =

1 0 0−1 1 02 −5 1

Por lo consiguiente A = LXU 3 −7 −2−3 5 16 −4 0

=

1 0 0−1 1 02 −5 1

X

3 −7 −20 −2 −10 0 −1

por lo tantox = −7−x+ y = 52x− 5y + z = 2

x = −7y = 5− 7 = −2z = 2 + 14− 10 = 6

3x− 7y − 2z = −7−2y − z = −2−z = 6

z = −6y = 2+6

2 = 4x = −7+28−12

3 = 3

Obteniendo asi los valores de x,y,zx = 3

19

Page 20: Ejercicios derecho a examen

y = 4z = −6

20