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Matrices: ejercicios resueltos paso a paso

Cada elemento del resultado es la fila de la primera por la columna de la segunda (se multiplican uno a uno y se suman). Por eso las columnas de la primera tienen que coincidir con las filas de la segunda. Acá tenés 4 ejemplos resueltos, con cada paso explicado y verificado.

Conceptos clave

Producto de matrices

Cada elemento del resultado es la fila de la primera por la columna de la segunda (se multiplican uno a uno y se suman). Por eso las columnas de la primera tienen que coincidir con las filas de la segunda.

Determinantes

El determinante de una matriz 2×2 es ad − bc. Si es distinto de 0, el sistema tiene solución única y la regla de Cramer la da como cociente de determinantes.

Velocidad y aceleración

La velocidad es cuánto cambia la posición por unidad de tiempo (la derivada); la aceleración, cuánto cambia la velocidad.

Teorema de Gauss

Si un polinomio con coeficientes enteros tiene una raíz racional p/q, p divide al término independiente y q al coeficiente principal. Así sabemos qué valores probar.

Despejar

En una igualdad podemos hacer lo mismo de los dos lados sin que deje de ser cierta. “Pasar restando” es en realidad restar lo mismo en ambos miembros.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1: det [[2, 0, 1], [1, 3, 2], [1, 1, 1]]

Método: Regla de Sarrus

  1. Escribimos la matriz

    Es una matriz de 3\times 3.

  2. Aplicamos la regla de Sarrus

    Sumamos los productos de las tres diagonales que bajan hacia la derecha y restamos los de las tres que bajan hacia la izquierda.

  3. Verificamos

    Calculamos el determinante de otra forma: llevamos la matriz a forma triangular con operaciones de fila y multiplicamos la diagonal.

Resultado

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Ejemplo 2: inversa [[2, 1], [5, 3]]

Método: Gauss-Jordan

  1. Escribimos la matriz y su determinante

    Una matriz tiene inversa solo si su determinante no es 0.

  2. Armamos la matriz ampliada

    Método de Gauss-Jordan: ponemos A a la izquierda y la identidad a la derecha. Con operaciones de fila llevamos A a la identidad; lo que queda a la derecha es la inversa.

  3. Columna 1

    Conseguimos un 1 en la posición (1, 1) y ceros en el resto de la columna.

  4. Columna 2

    Conseguimos un 1 en la posición (2, 2) y ceros en el resto de la columna.

  5. Verificamos

    Multiplicamos A por la inversa: tiene que dar la matriz identidad.

Resultado

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Ejemplo 3: [[1, 2], [3, 4]] · [[5, 6], [7, 8]]

Método: Producto de matrices

  1. Escribimos la operación

    A es de 2\times 2 y B es de 2\times 2.

  2. Multiplicamos filas por columnas

    El resultado es de 2×2. Cada elemento (i, j) es la fila i de A por la columna j de B: multiplicamos elemento a elemento y sumamos.

  3. Escribimos el resultado

  4. Verificamos

    Multiplicamos por un vector cualquiera v: tiene que dar lo mismo A·(B·v) que (A·B)·v.

Resultado

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Ejemplo 4: transpuesta [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]

Método: Transposición

  1. Transponemos

    La transpuesta cambia filas por columnas: la fila 1 pasa a ser la columna 1, y así.

  2. Verificamos

    Si transponemos de nuevo, volvemos a la matriz original.

Resultado

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Ojo con…

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