RESUMO TEÓRICO – 1ª PARTE - Determinantes 11, 22 e 33 IDÉIA DO CONCEITO: “Determinante como um nú mero que dá inf orm ações a r esp eito d e matrizes qu adrad as”. RESUMO: O Determinante de uma matriz 11, é o próprio elemento da matriz: det Exemplo: det 4 = a 11 = a =a 4 =4 Regra prática para o cálculo de um Determinante 22: Multiplicam-se os elementos da diagonal principal e subtrai-se do produto dos elementos da diagonal secundária. a c b = d 22 det 1 3 Exemplo: det 2 4 = 1 3 2 4 a c b d = ad bc = 14 23 = 4 6 = 2 Regra prática para o cálculo de um Determinante 33, ou Regra de Sarrus: a det d g b e h c f = i 33 a d g b e h c f i 1o Passo: copia-se as duas primeiras colunas ao lado da última coluna a d g b e h c f i a b d e g h 2o Passo: multiplicam-se os 3 elementos da diagonal principal e os 3 elementos das duas diagonais paralelas à principal: a d g b e h c f i a b d e g h aei bfg cdh 1 3o Passo: de maneira análoga ao 2o Passo multiplicam-se os 3 elementos da diagonal secundária e os 3 elementos das duas diagonais paralelas à secundária, porém, mudando o sinal do resultado: a d g ceg afh b e h c f i a b d e g h bdi 4o Passo: Somam-se os resultados obtidos no 2o e 3o Passos: a det d g b e h 1 Exemplo: A = - 3 1 c f = i 33 5 2 2 4 3 3 a d g b e h c f = aei + bfg + cdh ceg afh bdi i det A = 33 1 -3 1 5 2 2 1o Passo: 1 -3 1 5 2 2 4 3 3 4 3 3 ? 2o Passo: 1 -3 1 1 -3 1 5 2 2 5 2 2 4 3 3 1 -3 1 123 3o Passo: 1 -3 1 5 2 2 5 2 2 531 4(3)2 4o Passo: 4 3 3 1 -3 1 5 2 2 det A = 6 + 15 24 8 6 + 45 = 28 421 132 5(3)3 2 RESUMO TEÓRICO – 2ª PARTE – Desenvolvimento de Laplace IDÉIA DO CONCEITO: “O Desenvolvi mento de Laplace como ‘p ro cedi mento’ p ara o cálculo d e d et ermin antes d e qualquer o rd em.” RESUMO: Para se calcular o Cofator (A i j) de um elemento a i j de uma matriz quadrada, basta calcular o determinante da submatriz obtida pela eliminação da linha e coluna do elemento a pelo número ( 1) i+j 7 Exemplo: A = - 3 1 ij e multiplicar tal resultado . 3 2 4 5 Cofatores A 1 1 e A 2 3 ? 3 33 2 Cofator A 1 1 : O elemento é a 1 1 = 7; vamos eliminar a linha e a coluna do 7 ( linha 1 e coluna 1 ) para obter a submatriz, calcular seu determinante e então, multiplicar pelo fator ( 1) 1 + 1 = ( 1) 2 = 1. A 11 = ( 1) 1 + 1 2 2 Cofator A 2 3 : O elemento é a 7 3 4 -3 2 5 1 2 3 5 3 23 Elementos para a Submatriz = ( 1) 2 ( 23 52 ) = 1 ( 6 10 ) = 4 A 11 =4 = 5; vamos eliminar a linha e a coluna do 5 ( linha 2 e coluna 3 ) para obter a submatriz, calcular seu determinante e então, multiplicar pelo fator ( 1) 2 + 3 = ( 1) 5.= 1. Elementos para a Submatriz A 23 = ( 1) 2 + 3 7 1 7 3 4 -3 2 5 1 2 3 2 3 = ( 1) 5 ( 72 31 ) = 1 ( 14 3 ) = 11 A 23 = 11 3 O Desenvolvimento de Laplace é usado para o cálculo de um determinante de ordem maior que 1 e consiste dos seguintes passos: 1 Exemplo: A = - 3 1 5 2 2 4 3 3 det A = 33 1 -3 1 5 2 2 4 3 3 ? 1o Passo: escolhe-se uma fila ( linha ou coluna ) e calcula-se os cofatores dos elementos desta fila. (É conveniente escolher a fila com o maior numero de zeros!) Escolhendo, por exemplo, a 1a Linha, devemos calcular os cofatores A 11 A 1 1 = ( 1) 1 + 1 2 2 3 3 A 1 2 = ( 1) 1 + 2 -3 1 3 3 = ( 1) 3 ( 33 31 ) = 1 ( 9 3 ) = 12 A 1 3 = ( 1) 1 + 3 -3 1 2 2 = ( 1) 4 ( 32 21 ) = 1 ( 6 2 ) = 8 , A12 e A = ( 1) 2 ( 23 32 ) = 1 ( 6 6 ) = 0 . A 11 = 0 13 A 1 2 = 12 A 13 = 8 2o Passo: o determinante será dado pela soma de cada elemento, da fila escolhida, multiplicado pelo respectivo cofator. 1 -3 1 det A = 5 2 2 4 3 3 = a 11 A 11 + a 12 A 12 + a 13 A 13 = 1 0 + 5 12 + 4 ( 8) = = 0 + 60 + (32) = 28 ATIVI D ADES BÁSIC AS: 1) Calcule os determinantes das seguintes matrizes: a) A = 5 - 3 2 e) E = 1 i) I = 2 3 b) B = 2 4 5 4 3 1 1 2 -7 1 - 3 f) F = 1 j) J = 2 3 3 2 13 g) G = 11 1 k) K = - 1 2 c) C = 2 4 -2 -1 1 3 2 2 2 4 7 5 3 0 5 1 3 1 h) H = x d) D = 2 4 x y 2 -2 1 4 2) Resolva as seguintes equações: a) 2a -4 5 -1 =0 1 0 2 b) m -1 m 2 3 4 = 111 2x 3) Para que valores de x os determinantes das matrizes -3 1 3 2 eB= 4 4) Dadas as matrizes A = a) det A c) det (A t ) b) det B x - 2 e 1 x 2 x 2 2 3 0 3 são iguais? 5 3 -2 . Calcule: 0 - 1 d) det (AB) e) det A det B f) det (3A) 5) Observando o exercício anterior, para as matrizes A e B, conforme acima, assinale V “Verdadeiro” e F para “Falso”. a) det A = det (A t ) [ ] b) det A det B = det (AB) [ 2 c) det (3A) = 3det A [ ] d) det (3A) = 3 det A [ 6) Dada a matriz 1 A= 2 -1 a) O cofator A11 2 1 2 0 3 -3 b) O cofator A12 2 7) Calcule o det 3 4 0 0 -3 para ] ] obter: c) O cofator A13 d) det A -1 2 : 7 a) pela regra de Sarrus b) usando o desenvolvimento de Laplace 2 5 8) Dada A = 0 3 2 5 9) Dada A = 0 3 0 3 1 1 0 2 -1 -2 0 3 0 1 0 2 0 -2 -2 4 , calcule det A. 2 0 - 2 4 , calcule det A. 2 0 10) Calcule o determinante das seguintes matrizes identidades: 1 0 a) I 2 = 0 1 1 b) I 3 = 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 c) I 4 = 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 d) I n 5 ATIVIDADES EXTRAS – PARTE A 4 11) (PUCRS 2014) Dadas as matrizes A 1 2 3 e B 5 , o determinante det A B é igual a 6 a) 18 b) 21 c) 32 d) 126 e) 720 12) (PUCPR 2010) Considere as seguintes desigualdades: 2 2 3 4 1 4 1 5 I. II. III. 3 6 5 2 4 7 1 5 8 1 9 2 2 6 1 7 É correto afirmar que: a) São verdadeiras apenas as desigualdades I e II. b) São verdadeiras apenas as desigualdades II e III. c) São verdadeiras apenas as desigualdades I e III. d) As três desigualdades são verdadeiras. e) As três desigualdades são falsas. 13) (G1 - CFTSC 2008) Calcule o valor de x para que se tenha a) -3. b) 6. c) 0. d) 3. x 3 0 4 2 e) -6. 14) (G1-IFBA 2012) A quantidade de números naturais que satisfazem à inequação abaixo é: 1 x 5 1 1 1 1 1 1 x5 1 x5 1 a) Infinitos b) Nenhum c) 4 d) 5 e) 6 2 15) (PUCMG 2004) Considere as matrizes A 1 e B 3 1 . 3 4 2 2 É CORRETO afirmar que o valor do determinante da matriz AB é: a) 32 b) 44 c) 51 d) 63 x 2 1 x 16) (ESPM 2011) Dadas as matrizes A eB a diferença entre os valores de x, tais 1 1 1 2 que det(A B) 3x, pode ser igual a: a) 3 b) -2 c) 5 d) -4 e) 1 6 1 1 , B x 1 e det(AB) 2 , 17) (FATEC 2008) Se x é um número real positivo tal que A x 0 1 1 então x x é igual a a) - 4 b) 1 4 3 18) (PUCRS 2001) Se A 5 4 5 a) 1 c) 1 d) 2 4 5 e B 1 3 2 5 b) 1 e) 4 1 então det A 2 B 2 é igual a 3 d) c) 5 7 5 e) 7 5 19) (UFRRJ 2001) Dada a matriz A = (aij)2x2, tal que aij = 2, se i < j e aij = 3i + j, se i ≥ j, encontre o DETERMINANTE da matriz At. 20) (UNESP 2001) Considere a matriz A = (aij)2x2, definida por aij = 1 + 2i + j, para 1 ≤ i ≤ 2, 1 ≤ j ≤ 2. O determinante de A é: a) 22. b) 2. c) 4. d) 2. e) 4. PARTE B 21) (MACKENZIE 2001) Se A = (aij) é uma matriz quadrada de terceira ordem tal que aij = 3, se i = j e aij = 0, se i ≠ j , então o determinante de A vale: a) 27 b) 27 c) 1/27 d) 1/27 e) zero 22) (Uel 2001) O determinante mostrado na figura a seguir 1 0 x é positivo sempre que a) x > 0 b) x > 1 0 x 0 1 0 1 c) x < 1 x 23. (PUCPR 2001) O valor de x no determinante log 9 3 2 a) 1 b) 2 c) 3 d) x < 3 2 4 1 e) x > -3 log 3 9 1 5 é: 3 d) 4 e) 5 a 10,se i j 24) (MACKENZIE 2010) Dadas as matrizes A = (aij)3x3 tal que ij e B = (bij)3x3 tal que aij 0,se i j bij 3,se i j , o valor de det(AB) é bij 0,se i j a) 27 x 103 b) 9 x 103 c) 27 x 102 d) 32 x 102 e) 27 x 104 7 25) (ESPM 2010) Considerando-se log 2 = 0,3, o valor do determinante abaixo é igual a: 1 1 log4 log2 a) 0,36 b) 0 1 log16 2 log 4 log 400 2 log20 2 c) 3 d) 0,74 e) 0,42 1 0 0 26) (UECE 2010) Se n é um número inteiro positivo e X é a matriz 1 2 0 , então o valor do 1 1 3 determinante da matriz Y = Xn é a) 2n b) 3n c) 6n 1 2 3 2 27) (UECE 2007) Considere a matriz M 2 3 é igual a : a) 14 b) 14 d) 9n 3 2 . A soma das raízes da equação det M 2 25 x d) 17 c) 17 28) (UFC 2002) Sejam A e B matrizes 3 × 3 tais que detA = 3 e detB = 4. Então det(A × 2B) é igual a: a) 32 b) 48 c) 64 d) 80 e) 96 x 29) (UEPB 2014) Se x e y são números reais não nulos e x x2 y2 y 0 2 3 é: a) 10 b) 4 30) (UEPB 2013) A equação c) 7 log(x 1) 1 0 1 1 0 x2 5 d) –5 0, então o valor de 2x 3y e) 5 0 tem como solução real os valores de x: log(x 1) 1 log(x 1) a) 2 e 10 b) 0 e 2 c) 3 e 11 d) 4 e 11 e) 2 e 11 3 x x 31) (UFPR 2012) Considere o polinômio p(x) 3 x 4 . x 3 3 Calcule as raízes de p(x). Justifique sua resposta, deixando claro se utilizou propriedades de determinantes ou algum método para obter as raízes do polinômio. 8 RESPOSTAS – ATIVIDADES EXTRAS – PARTES A e B 11) Alternativa C. Solução: A B 1 4 2 5 3 6 32 e det(A B) 32 12) Alternativa B. I) 8 – (– 2) > 15 – 4 (falsa). II) – 6 + 30 < 20 + 7(verdadeira). III) – 48 + 2 > – 63 + 2(verdadeira). 13) Alternativa E. 14) Alternativa E. Solução: 1 1 x5 1 1 x 5 1 1 6x 6 x Logo, 6x (x 6) 6x 6x 1 x 5 1 x5 Portanto, os números naturais que satisfazem a equação são 0, 1, 2, 3, 4 e 5 (6 números). 15) Alternativa B. 16) Alternativa C. Solução: De acordo com o Teorema Binet, segue que det(A B) 3x det A det B 3x (x 2) (x 2) 3x x 2 3x 4 0 x 1ou x 4. Portanto, a diferença entre os valores de x, tais que det(A B) 3x, pode ser igual a 4 ( 1) 5 . 17) Alternativa B. 18) Alternativa B. 19) det (At) = 18 21) Alternativa A. 22) Alternativa B. 23) Alternativa B. 20) Alternativa D. 24) Alternativa A. Solução: 10 0 0 3 A 0 10 0 det A 103 e B 0 0 0 10 0 0 3 0 0 0 det B 33 3 det(A.B) = det(A).det(B) = 103.33= 27.103 9 25) Alternativa E. Solução: 1 1 log4 1 1 log 400 = 0,6 log16 log2 2 log 4 2 log20 2 1 1,2 1 2,6 = 0,09 0,36 1,69 1,2.1,69 + 0,6.0,36 + 0,09.2,6 – 1,2.0,09 – 0,36.2,6 – 1,69.0.6= = 0,6.1,69 – 2.0,36 +1,4.0.09 = 0,42 26) Alternativa C. Solução: O determinante da matriz dada é 1.2.3 = 6. Então, o determinante de x n será 6n. 27) Alternativa B. 28) Alternativa E. 29) Alternativa E. Solução:Desenvolvendo o determinante da equação, temos: 3x3 5xy 3x (x 2 y 2 ) 2x2 y 0 3x3 5xy 3x3 3xy 2 2x 2 y 0 5xy 3xy 2 2x2 y 0 xy( 5 3y 2x) 0 Como o produto x y é não nulo, temos: 3y 2x - 5 0 2x 3y 5 30) Alternativa E. Solução: log(x 1) 1 0 1 1 0 0 log(x 1)[log(x 1) 1] 0 log(x 1) 1 log(x 1) log(x 1) 0 ou log(x 1) 1 0 x 2 ou x 11. 3 x x 3 x x 3 x 31) Solução: p(x) 3 x 4 p(x) 3 x 4 3 x x3 4x 2 9x 36 Aplicando Re gra de Sarrus x 3 3 x 3 3 x 3 Portanto: (fatorando o polinômio) p(x) x3 4x 2 9x 36 p(x) x 2 x 4 9(x 4) p(x) x2 x 4 9(x 4) x 2 9 0 x 3 p(x) (x2 9) x 4 x 4 0 x 4 10