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7 1.4 Adição de matrizes Dadas duas matrizes A=(aij)mxn e B=(bij)mxn, definimos soma A+B como sendo a matriz C=(cij)mxn onde cij=aij+bij , para todo i e para todo j. Dessa forma, a soma de duas matrizes é obtida somando-se os elementos correspondentes em A e em B. Note que para somarmos duas matrizes é necessário portanto, que ambas tenham a mesma dimensão (mxn) e o resultado da adição mantém a mesma dimensão inicial (mxn). Exemplos ቂ 6 −3 4 −1 5 9ቃ+ ቂ−3 5 −80 3 −6ቃ = 6 + (−3) −3 + 5 4 + (−8)−1 + 0 5 + 3 9 + (−6)൨ = ቂ 8 3 ቃ (7 3 −2) + ൬4 12 −5൰ = ( + + + ) = ( ) ൭ −405 ൱ + ൭ 4−13 ൱ = Sejam A, B e C matrizes quaisquer do tipo mxn. A adição de matrizes possui as seguintes propriedades: i) Associativa: (A + B) + C = A + (B + C) ii) Comutativa: A + B = B + A iii) Elemento Neutro: A + 0mxn = A. (A matriz nula é o elemento neutro da adição de matrizes) iv) Simétrico: A + A’ = 0mxn. Essa matriz A’ é também chamada oposta de A. Se A=(aij)mxn, então a sua oposta, indicada por –A, é a matriz dada por –A= (-aij)mxn. Exemplos: ܣ = 7 −14 ହଷ √5 −4 - A = ܣ = ቌ 5 ଶହ − ଵ ସ −4ቍ - A = Utilizando a oposta de uma matriz podemos definir a diferença entre duas matrizes. Dadas duas matrizes A e B de mesma ordem, definimos a diferença A – B como sendo a soma de A com a oposta de B. A – B = A + (-B) ቀ7 −32 4 ቁ − ቀ5 −49 3 ቁ = ቀ7 −32 4 ቁ + ቀ−5 4−9 −3ቁ = ቀ ቁ 3 −15 ൩ − ൦ −2 −4 − 16൪ = 3 −15 ൩ + ൦ 2416൪ = 1.5 Exercícios 9) Sendo ܣ = ቂ5 64 2ቃ e ܤ = ቂ0 −15 4 ቃ, calcule A + B, A - B e B – A. 10) Dadas as matrizes ܣ = ൭1 35 97 11൱, ܤ = ൭2 84 106 12൱ e ܥ = ൭ 0 1−1 4−5 7൱, calcule A+B+C, A-B+C, A-B-C e –A+B-C. 11) Calcule A+B sendo A=(aij)3x3 e B=(bij)3x3 onde aij = i2 + j2 e bij = 2ij. 8 12) Determine a, b, c e d de modo que ቂܽ 11 2ቃ + ቂ2 ܾ0 −1ቃ = ቂ3 2ܿ ݀ቃ. 13) Dadas as matrizes = ቂ ቃ, = ቂ ૠ ቃ e = ቂ− ૠ − ቃ determine X tal que X+A=B-C. (Há dois modos de se resolver essa questão) 14) Resolva a equação matricial X – A – B = C sabendo que ܣ = ቀ1 07 2ቁ, ܤ = ቀ1 52 4ቁ e ܥ = ቀ−1 −23 5 ቁ. 15) Determine X de modo que ܺ + 147൩ = 572൩+ 1−1−2൩. 16) Uma escola de idiomas possui duas unidades. Nas tabelas abaixo são apresentados os números de alunos matriculados nessa escola em cada uma dessas unidades. Unidade 2 Turno Idioma Inglês Francês Espanhol Matutino 15 11 10 Vespertino 9 7 7 Noturno 17 4 13 a) Com base nessas informações, associe à unidade 1 uma matriz A que indique o número de alunos matriculados. Faça o mesmo para a unidade 2 representando essa matriz por B. b) Quantos alunos matriculados a escola possui por turno e idioma nas duas unidades? c) Qual a diferença entre os alunos por turno e idioma entre a unidade 1 e a unidade 2? d) Considerando as duas unidades, quantos alunos de inglês estão matriculados? E de Francês? E de Espanhol? e) Considerando as duas unidades, quantos alunos estão matriculados no turno matutino? E no vespertino? E no noturno? 17) Em geral, os gerentes de bancos são levados a cumprir metas, sejam em relação à quantidade de abertura de novas contas ou à venda de produtos e serviços. Na venda de um desses produtos, chamado título de capitalização, o gerente oferece a seus clientes duas modalidades (M1 e M2). Para organizar e verificar a quantidade de títulos vendidos durante certo mês, esse gerente construiu as matrizes A, B, C e D, as quais compreendem três tipos de clientes, durante as quatro semanas desse mês. Em cada uma dessas matrizes, as colunas indicam a quantidade, respectivamente, de clientes do tipo C1, C2 e C2, e as linhas, a de modalidades M1 e M2. ܣ = ቀ10 25 4030 15 15ቁ ,ܤ = ቀ32 18 1210 20 25ቁ ,ܥ = ቀ25 30 1516 28 36ቁ ,ܦ = ቀ34 35 3819 26 32ቁ a) Determine uma matriz 2x3 que represente o total de vendas das modalidades de título para cada tipo de cliente no mês indicado. b) O que cada linha da matriz que você escreveu representa? E o que cada coluna representa? c) Para qual tipo de cliente o gerente vendeu a maior quantidade de títulos da modalidade M1? E da modalidade M2? 1.6 Produto de um número por uma matriz Dado um número real e uma matriz A=(aij)mxn define-se produto A como sendo a matriz B=(bij)mxn onde bij=.aij, para todo i e para todo j. Ao multiplicar uma matriz A por um número real , multiplicados todos os elementos dessa matriz por esse número real. É comum denominar esse número real de escalar. Unidade 1 Turno Idioma Inglês Francês Espanhol Matutino 21 18 15 Vespertino 15 9 8 Noturno 24 4 18 9 Exemplos: 3. 1 −35 −2 −1 0 ൩ = 3.1 3. (−3)3.5 3. (−2)3. (−1) 3.0 = 3 −915 −6−3 0 ൩ 12 .൭ 0 3 6−4 5 −1 √2 7 −2൱ = Sejam A e B matrizes quaisquer do tipo mxn e e dois números reais quaisquer. As seguintes propriedades são válidas para o produto de um número por uma matriz: i) Associativa: . ( . A) = ( . ) . A ii) Distributiva em relação à soma de matrizes: . (A + B) = . A + . B iii) Distributiva em relação à soma de escalares: ( + ) . A = . A + . A iv) Elemento Neutro: 1 . A = A. 1.7 Exercícios 18) Sendo ܣ = ቀ1 15 7ቁ e ܤ = ቀ0 69 3ቁ, calcule 2ܣ, ଵଷܤ e ( + ). 19) Considerando ܣ = ቀ1 72 6ቁ ,ܤ = ቀ2 14 3ቁ e ܥ = ቀ0 22 0ቁ, determine X em cada uma das equações a seguir: a) 2ܺ + ܣ = 3ܤ + ܥ b) ࢄ + = (− ) c) 3ܺ + ܣ = ܤ −ܺ d) ଵ ଶ (ܺ −ܣ − ܤ) = ଵ ଷ (ܺ − ܥ) 20) Resolva o sistema ቄࢄ + ࢅ = ࢄ− ࢅ = , sabendo que = ቀ ቁ e = ቀ ቁ. 21) Determine X e Y tais que ቄܺ + ܻ = ܣ ܺ − ܻ = ܤ, onde ܣ = ൭147൱ e ܤ = ൭215൱. 22) Determine X e Y tais que ቄ2ܺ + 3ܻ = ܣ + ܤ3ܺ + 4ܻ = ܣ− ܤ, onde ܣ = (1 3 9) e ܤ = (2 5 0). 23) A primeira linha da matriz abaixo reprsenta quantos quilogramas de farinha são utilizados por uma padaria para fazer certas receitas, e a 2ª linha, o número respectivo de ovos utilizados em cada uma delas. Escreva a matriz que representa a quantidade necessária de farinha e de ovos para preparar 150 receitas de cada tipo. ቀ1,5 0,9 23 5 7ቁ Vídeos para estudo 1) Soma e subtração de matrizes http://www.youtube.com/watch?v=C5hvrcXFcYg&feature=relmfu 10 2) Multiplicação de um número real por uma matriz http://www.youtube.com/watch?v=7tfdPhleeMQ&feature=plcp Bibliografia consultada: DANTE, Luiz Roberto. Matemática, volume único. 1ª edição. São Paulo: Ática, 2005. IEZZI, Gelson; HAZZAN, Samuel. Fundamentos de Matemática Elementar, volume 4. Atual Editora. RIBEIRO, Jacson. Matemática: ciência, linguagem e tecnologia, volume 2. Scipione. São Paulo, 2011. Gabarito Seção 1.5 9) ܣ + ܤ = ቂ5 59 6ቃ, ܣ− ܤ = ቂ 5 7−1 −2ቃ e ܤ − ܣ = ቂ−5 −71 2 ቃ 10) ܣ + ܤ + ܥ = ൭3 128 238 30൱, ܣ − ܤ + ܥ = ൭−1 −40 3−4 6 ൱, ܣ − ܤ − ܥ = ൭−1 −62 −56 −8൱ −ܣ + ܤ − ܥ = ൭1 40 −34 −6൱ 11) ܣ + ܤ = ൭ 4 9 169 16 2516 25 36൱ 12) a=b=c=d=1. 13) ܺ = ቂ0 −40 5 ቃ 14) ܺ = ቂ 1 312 11ቃ 15) ܺ = 52 −7൩ 16) a) ܣ = ൭21 18 1515 9 824 4 18൱ ܤ = ൭15 11 109 7 717 4 13൱ b) ܣ + ܤ = ൭36 29 2524 16 1541 8 31൱ c) ܣ − ܤ = ൭6 7 56 2 17 0 5൱ d) Inglês 101, Francês 53 e Espanhol 71. e) Matutino 90, Vespertino 55 e Noturno 80. 17) a) ቀ101 108 10575 89 108ቁ c) C2, C3 Gabarito Seção 1.7 18) 2ܣ = ቀ 2 210 14ቁ, ଵଷܤ = ቀ0 23 1ቁ, ଵଶ (ܣ + ܤ) = ቆଵଶ ଶ7 5ቇ 19) a) ܺ = ቌହଶ −16 ଷ ଶ ቍ, b) ܺ = ቌ 0 − ଵହଶ −1 − ଽ ଶ ቍ ,c) ܺ = ቌ ଵ ସ − ଷ ଶ ଵ ଶ − ଷ ସ ቍ, d) ܺ = ቀ 9 2014 27ቁ 20) ܺ = ቂ4 53 6ቃ e ܻ = ቂ 2 −5−3 6 ቃ 21) ܺ = ൦ଷଶହ ଶ6൪ e ܻ = ൦ − ଵ ଶ ଷ ଶ1 ൪ 22) ܺ = [−15 −38 −9] e ܻ = [11 28 9] 23) ቀ225 135 300450 750 1050ቁ