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Apostila super divertida de Álgebra Linear Profª Samara Ortiz SUMÁRIO Capítulo 1 – Matrizes........................................................................................................... 2 Atividade 01......................................................................................................................... 9 Lista de Exercícios 01A....................................................................................................... 10 Lista de Exercícios 01B....................................................................................................... 13 Lista de Exercícios 01C....................................................................................................... 14 Capítulo 2 – Determinantes................................................................................................. 19 Lista de Exercícios 02A....................................................................................................... 25 Atividade 02......................................................................................................................... 26 Lista de Exercícios 02B....................................................................................................... 27 Capítulo 3 – Sistemas Lineares........................................................................................... 28 Lista de Exercícios 03A....................................................................................................... 34 Lista de Exercícios 03B....................................................................................................... 37 Atividade 03......................................................................................................................... 40 Capítulo 4 – Vetores............................................................................................................ 41 Lista de Exercícios 04A....................................................................................................... 52 Lista de Exercícios 04B....................................................................................................... 53 Lista de Exercícios 04C....................................................................................................... 54 Capítulo 5 – Espaços Vetoriais............................................................................................ 56 Lista de Exercícios 05.......................................................................................................... 59 Capítulo 6 – Transformações Lineares................................................................................ 60 Lista de Exercícios 06A....................................................................................................... 69 Lista de Exercícios 06B....................................................................................................... 71 Capítulo 7 – Autovalor e Autovetor...................................................................................... 72 Lista de Exercícios 07.......................................................................................................... 75 Capítulo 8 – Cônicas........................................................................................................... 77 Lista de Exercícios 08.......................................................................................................... 81 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 2 Capítulo 1 – Matrizes 1. HISTÓRICO A teoria das matrizes foi criada no século XIX pelo inglês Arthur Cayley (1821-1895). Ao criar as matrizes teve como preocupação sua estrutura algébrica, sendo que no princípio as matrizes eram utilizadas para resolver sistemas lineares de equações. Além de suas aplicações na álgebra vetorial, as matrizes são largamente aplicadas nas mais diversas áreas, como exemplo: • Nas Engenharias: redes de malhas dos circuitos elétricos, na obtenção de deformações em estruturas, no dimensionamento de redes de esgoto. • Na economia, administração e contabilidade: tabelas de custos, problemas estatísticos. • Na física e mecânica • Na computação: um grande número de operações executadas por computadores são feitas por programas que envolvem matrizes. ______________________________________________________________________________________ Álgebra Matricial - Aplicações Projetos assistidos por computador (CAD – Computer-aided design) foram introduzidos no início dos anos 70 nas industrias automobilísticas, sua aplicação gera uma economia de milhões de dólares a cada ano. Hoje, a computação gráfica é o coração, e álgebra linear a alma, de projetos de carros modernos. Muitos meses antes que um novo modelo de carro seja construído, os engenheiros projetam e constroem um carro matemático – um modelo de arame que existe apenas na memória do computador e em terminais gráficos. Esse modelo matemático organiza e influencia cada passo do projeto e da produção do carro. O modelo abaixo é um Lincoln Mark VIII (Ford,1993), trabalhando em mais 2600 estações gráficas, os engenheiros da Ford aperfeiçoaram o modelo original, desenharam as linhas de fluxo da carroceria, ajustaram todo o interior, planejaram e desenharam as partes mecânicas e produziram milhares de desenhos técnicos para as peça que os fornecedores irão produzir. Os engenheiros até fizeram um teste de estrada para a suspensão do carro matemático, colocaram o carro num túnel de vento matemático e fizeram repetidamente testes de colisão no computador! O carro em modelo de arame é armazenado na forma de muitas matrizes para cada componente principal. Cada coluna de uma matriz fornece as coordenadas de um ponto da superfície de uma componente. Há colunas adicionais que descrevem quais os pontos que devem ser ligados por uma curva. Um scanner tridimensional gera o conjunto de dados originais, ao passar os sensores por um modelo de argila em tamanho real. Cada parte no interior do carro também é armazenada na forma de matrizes. As componentes menores são desenhadas numa tela de computador com auxílio de programas gráficos, e as partes maiores são formadas fazendo junção matemática das partes menores. Posteriormente, os programas matemáticos fornecem mais pontos, curvas e cores que geram as superfícies externas do carro, fazendo com que o carro pareça tão real que a sua aparência na tela é como se fosse um carro de verdade. Independentemente de se estar trabalhando no design global do carro ou modificando uma componente pequena, os engenheiros realizam diversas operações básicas com as imagens gráficas, tais como trocar a orientação ou a escala de uma figura, ampliar uma pequena região ou mudar entre posições bi e tridimensionais, observa-se que todas as manipulações das imagens, na tela, são realizadas através de técnicas da álgebra linear . Fonte: Álgebra Linear e suas Aplicações (David C. Lay) UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 3 2. DEFINIÇÃO As matrizes são tabelas de números reais utilizadas em quase todos os ramos da ciência e engenharia. Chama-se matriz do tipo mxn a toda tabela constituída por elementos dispostos em “m” linhas )( *Nm ∈ e “n” colunas )( *Nn∈ . Obs.: }0{* −= NN • Os elementos de uma matriz podem ser números (reais ou complexos), funções, ou ainda matrizes. • Cada elemento de uma matriz costuma ser indicado por “aij”, onde “i” é a linha a que pertence o elemento e “j” é a coluna. • Usaremos letra MAIÚSCULApara denotar matrizes. • A notação de matriz é feita usualmente por colchetes [ ], parênteses ( ) ou duas barras ║ ║. • O número de linhas e colunas especifica a ordem de uma matriz, ou seja: A3x3 matriz de ordem 3 , com 3 linhas e 3 colunas, lê-se 3 por 3. A3x4 matriz de ordem 3x4, com 3 linhas e 4 colunas, lê-se 3 por 4 . O modelo adotado para representar matrizes nas aulas será: Observe o exemplo: [ ] mxnij mnmmm n n n mxn a aaaa aaaa aaaa aaaa A = = ...... :: :: ...... : : : : ...... ...... 321 3333231 2232221 1131211 Onde: m é o numero de linhas n é o numero de colunas aij é o elemento da matriz ij indica a posição do elemento i é a linha j a coluna −= 3 2 13 520 321 33xA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 4 Esta matriz é identificada como uma matriz A de ordem 3x3, podemos identificar seus elementos pela notação ij, ou seja: a11 (lê-se a um um) é o elemento localizado na 1ª linha e 1ª coluna : 1 a21 (lê-se a dois um) é o elemento localizado na 2ª linha e 1ª coluna : 0 a13 (lê-se a um três) é o elemento localizado na 1ª linha e 3ª coluna : 3 Qual o valor do elemento da matriz A na posição: a33 ____ a32_______ a23_______ a12______ 3. TIPOS ESPECIAIS DE MATRIZES A) Matriz quadrada é aquela cujo número de linhas (m) é igual ao número de colunas (n). (m=n) Ex: = 82 21 22 xA − = 210 984 321 33xA = 2001 0241 1131 0521 44 xA [ ]211 =xA A1) Matriz diagonal é uma matriz quadrada onde 0=ija para ji ≠ , ou seja os elementos que não estão na diagonal principal são nulos. Ex: = 300 020 001 33xB A2) Matriz identidade é uma matriz quadrada (m=n) ou unidade onde 0=ija , para ji ≠ , e 1=ija para ji = , ou seja os elementos que não estão na diagonal principal são nulos. Representada por : In = 100 010 001 3I = 10 01 2I A3) Matriz triangular superior é uma matriz quadrada onde todos os elementos abaixo da diagonal são nulos, m = n e 0=ija para ji > . = 200 540 321 33xB = c ba B x 022 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 5 A4) Matriz Triangular Inferior é aquela em que m = n e 0=ija para ji < . = d c b a C x 233 042 000 000 44 A5) Matriz Simétrica é a matriz quadrada onde jiij aa = A6) Matriz Anti-Simétrica é a matriz quadrada onde jiij aa −= . Uma matriz é anti- simétrica se TAA −= ou AAT −= . A diagonal principal sempre é nula. −− −= 028 205 850 A B) Matriz Nula ou Zero é aquela que 0=ija para todo i e j. Ex: = 00 00 22xA [ ]0021 =xA C) Matriz Retangular número de linhas≠número de colunas, m≠n. Ex: = 134 212 32xB = 3 2 12xB C1) Matriz Coluna é a matriz que possui apenas uma coluna.(ou vetor coluna) Ex: = 3 1 12xC = w z y x C x14 C2) Matriz linha é uma matriz retangular que possui uma linha. (ou vetor linha) Ex: [ ]2221 =xF [ ]mwzyxF x =51 ���� = �1 04 3 ���� = 4 3 −13 2 0−1 0 5 � a 13 = 8 a 31 = -8 a 23 = 2 a 32 = -2 a 13 = -1 a 31 = -1 a 23 = 0 a 32 = 0 ���� = �1 2� UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 6 Matriz transposta A matriz transposta da matriz “A”, de ordem mxn, é a matriz "" tA , de ordem mxn, que se obtém da matriz “A” permutando as linhas pelas colunas de mesmo índice. Ou seja: ji T ij aA aA = = Ex: = 642 351 32x TA Propriedades TT TTT TT AkkAP BABAP AAP ⋅== +=+= == )( )( )( 3 2 1 k=constante A matriz pode ser quadrada ou retangular. OBSERVAÇÕES Diagonal Principal A diagonal principal de uma matriz quadrada é formada pelos elementos ija onde ji = . = 2221 1211 22 aa aa A x )............,,( 332211 mnaaaa Diagonal Secundária A diagonal secundária de uma matriz quadrada é formada pelos elementos ija onde 1+=+ nji . Traço de uma matriz é a soma dos elementos da diagonal principal. Ex: O traço da Matriz A ⇒ traço =1+2=3 = 333231 232221 131211 33 aaa aaa aaa A x = 20 01 22 xA ii n i mn aaaaatra ∑ = ≅+++= 1 332211 ���� = 1 25 43 6� UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 7 4. OPERAÇÕES COM MATRIZES Multiplicação por Escalar: Multiplicar cada elemento da matriz pelo escalar (nº qualquer). K.A = B, onde bij = K. aij Propriedades: P1 Multiplicação pelo Escalar 1 � 1.A=A P2 Distributividade das Matrizes � K.(A+B)=K.A+K.B P3 Distributividade dos Escalares � (K1 + K2).A= K1.A + K2.A P4 Multiplicação pelo Escalar zero � 0.A = 0 (matriz nula) Exemplos: Seja ���� = �2 46 8 , resolva: a) 2.A = b) �� .A = Adição de Matrizes: Sejam Amxn e Bmxn (matrizes de mesma ordem), A + B = Cmxn, onde: cij = aij + bij Propriedades: P1 Comutativa � A + B = B + A P2 Associativa � A+(B+C)= (A+B) + C P3 Elemento Neutro � 0 + A = A P4 Elemento Oposto � A + (-A) = 0 (matriz nula) Exemplo: Sejam ���� = �2 46 8 e ���� = � 5 716 9 , resolva: a) A + B = b) A + 2B = Multiplicação entre Matrizes: Sejam Amxn e Bnxp, o produto de AxB é Cnxp. Cada elemento cij é obtido multiplicando-se ordenadamente os elementos da linha “i” de A pelos elementos da coluna “j” de B, somando- se os resultados obtidos. O produto só existe se o nº de colunas da 1ª matriz for igual ao nº de linhas da 2ª matriz. Exemplos: Sejam ���� = �2 10 3 , ���� = �2 41 1 , ���� = �32 e ���� = �1 3� resolva: a) A x B = UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 8 b) A x C = c) A x D = d) C x D = e) D x C = 5. INVERSAS DE MATRIZES Recordemos que a matriz identidade n x n é a matriz diagonal = 1000 0100 0010 0001 L MOMMM L L L que tem todos os elementos da diagonal principal iguais a1 e todos os outros elementos iguais a zero. Deduz-se imediatamente da definição de produto matricial que I atua como uma identidade para a multiplicação de matrizes: AI = A e IB = B Definição: Matriz Invertível A matriz quadrada A é denominada invertível se houver uma matriz B tal que AB = BA = In A matriz não invertível é denominada matriz singular. Teorema 1: Unicidades de Matrizes Inversas Se a matriz A for invertível, existe precisamente uma matriz B tal que AB = BA = In Teorema 2: Inversas de matrizes 2 x 2 A matriz A2X2 = dc ba é invertível se e somente se ad – bc ≠ 0, e nesse caso A-1 − − − = ac bd bcad 1 . Esta equação nos fornece a seguinte metodologia para escrever a inversa de uma matriz invertível 2 x 2: ♥ Primeiro, permute os dois valores da diagonal principal. ♥ Depois troque os sinais dos dois elementos que não pertencem à diagonal. ♥ Por fim, divida cada elemento da matriz resultante por ad – bc. UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 9 Exemplo: , 95 64 =A então ad – bc = 36 – 30 = 6 ≠ 0, e assim, − − = − − = − 3 2 6 5 1 2 3 45 69 6 11A Teorema 3: Álgebra de Inversas Matrizes Se as matrizes A e B do mesmo tamanho são invertíveis, então: � A-1 é invertível e (A-1)-1 =A � Se n é um número inteiro negativo, então An é invertível e (An)-1 = (A-1)n � O produto AB é invertível e (AB)-1 = B-1 A-1 ATIVIDADE 01 – ENTREGAR! 1) Uma loja de discos vende 70 Lps, 40 fitas cassete e 15 Cds por semana. O preço de venda dos Lps é R$ 10,50, fitas cassetes por R$ 9,50 e Cds por R$ 12,90. O custo para a loja é de R$ 8,00 para um LP, R$ 6,50 para uma fita cassete e R$ 10,10 para um CD. Encontre o lucro semanal para esta loja através de operações com matrizes. 2) Uma doceira produz dois tipos de doces, A e B. Para a produção desses doces são utilizados três ingredientes básicos: X, Y e Z. As quantidades de cada um dos ingredientes ficam assim distribuídas: para a fabricação de um doce do tipo A são necessárias 5 unidades do ingrediente X; 3 unidades do ingrediente Y e 4 unidades do ingrediente Z. Na fabricação de um doce do tipo B são necessárias 8 unidades do ingrediente X; 2 unidades do ingrediente Y e 7 unidades do ingrediente Z. a) Suponha que sejam fabricados 50 doces do tipo A e 20 doces do tipo B por dia. Qual a quantidade total utilizada diariamente dos ingredientes X, Y e Z? b) Suponha que a doceira trabalhe 20 dos 30 dias do mês, qual o consumo mensal (em unidades) dos ingredientes X, Y e Z? c) Se os preços unitários dos ingredientes X, Y e Z são respectivamente: R$ 0,40; R$ 0,50 e R$ 0,60; encontre o custo total da produção diária e mensal da doceira. UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 10 Lista de Exercícios 01A 1) Escrever as matrizes: a) A é de ordem 4x3 com aij = -1 para i ≠ j e aij = 1 se i = j. b) A é de ordem 2x5 com aij = k para i = 2j e aij = 0 se i ≠ 2j. c) A é de 5ª ordem com aij = 2 para i + j = 4 e aij = 1 se i + j ≠ 4. d) A é de terceira ordem com aij = i + 3j – 2. e) A é de 4ª ordem com aij = k para i = j e aij = -1 se i ≠ j. f) A=(aij)3x4 onde aij = 2i - 4j. g) A=(aij)4x4 onde : <− >+ = = jiseji jiseji jise aij 1 2) Associe à figura uma matriz de 4ª ordem, utilizando aij = 0 se os pontos i e j estiverem ligados; caso contrário utilizar aij = 1. 3) O quadrado desenhado tem os lados medindo 4 cm, construa a matriz de 4ª ordem, sendo aij igual a distância entre os pontos i e j. 4) Para que valor de x e y a matriz “A” é uma matriz diagonal? 5) Ache a transposta da matriz: − − = 9173 8532 42 xA 1 3 4 2 1 2 3 4 −−−− −+ = 000 11534 032 33 yxyx yx A x UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 11 6) Encontre a matriz B=(bij)3X3 onde bij = 2i – j ² 7) Encontre a matriz C=(cij)4X4 onde cij 5+i se i=j i + 2j se i > j 3i - j se i < j 8) Encontre os valores de x, y,z de modo que a matriz A seja uma matriz diagonal −+ + +− = 103 04 3203 33 yx zx yx A x 9) Determinar a matriz AT −− −− = 51175 43132 42 xA 10) Dada a matriz: − −= 724 052 631 33xA a) Identifique a diagonal principal b) Determine o Traço 11) Encontre a transposta da matriz B=(bij)3X3 onde bij = i ² – j ² 12) Calcule x, y, z e t para que A=B, sendo B(bij)2X2 com bij = (i - j)² e −− −+ = tzyx tzyx A x 4 223 22 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 12 Respostas da Lista de Exercícios 01A 1a) ���� = � 1 −1 −1−1 1 −1−1 −1 1−1 −1 −1� 1b) ���� = � 0 0 0 0 0� 0 0 0 0 1c) ���� = !! !"1 1 2 11 2 1 12 1 1 11 1 1 11 1 1 1#$$ $% 1d) ���� = 2 5 83 6 94 7 10� 1e) ���� = � � −1 −1 −1−1 � −1 −1−1 −1 � −1−1 −1 −1 � � 1f) ���� = −2 −6 −10 −140 −4 −8 −122 −2 −6 −10� 1g) ���� = �1 −1 −2 −33 1 −1 −24 5 1 −15 6 7 1 � 2) ���� = � 1 0 1 10 1 1 11 1 1 01 1 0 1� 3) ���� = !! !" 0 4 4√2 44 0 4 4√24√2 4 0 44 4√2 4 0 #$$ $% 4) x = 2; y = 1 5) ����' = � 2 33 −7−5 18 9 � 6) ���� = 1 −2 −73 0 −55 2 −3� 7) ���� = �6 1 0 −14 7 3 25 7 8 56 8 10 9 � 8) x = 1; y = 2; z = -1 9) ����' = �−2 513 −7−3 114 −5� 10) Traço = 3 11) ����' = 0 3 8−3 0 5−8 −5 0� 12) x = 2/11; y = -3/11; z = 1; t = 1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 13 Lista de Exercícios 01B 1) Encontre a transposta da matriz B=(bij)3X3 onde bij = i ² – (- 2j )² 2) Associe o triângulo abaixo a uma matriz B3x3 onde bij é a distância entre os vértices. 1 4 u.m. 3 2 3 u.m. 3) Dadas as matrizes : = 312 520 321 33xA − − = 121 124 211 33xB = 2 3 1 13XC Determine quando possível: a) A - 2B b) -B -3A c) O traço da matriz A . d) A transposta da matriz B. e) Identifique a diagonal principal e a diagonal secundária das matrizes A e B. f) O produto B . C g) O produto C . A h) Qual o valor do elemento a23 da matriz A3x3? i) O produto A².B 4) Verifique se as matrizes admitem inversa: a) − = 12 36 22xA b) = 02 35 22 xA Respostas da Lista de Exercícios 01B 1) ����' = −3 0 5−15 −12 −7−35 −32 −27� 2) ���� = 0 5 45 0 34 3 0� 3a) � − 2� = −1 4 −1−8 −2 34 −3 1 � 3b) −� − 3� = −4 −5 −11−4 −8 −16−5 −5 −10� 3c) Traço A=6 3g) �. � = *ã, é .,//í123 3h) a23 = 5 3d) ����' = 1 4 −1−1 2 22 1 1 � 3f) �. � = 2127 � 3i) A².B= 17 53 4411 78 6424 50 45� 4) a) e b) admitem inversa. UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 14 Lista de Exercícios 01C 1) Dada a Matriz B= )( ijb de ordem 4x3, em que 2jibij −= , calcule 41b . 2) Ache os elementos da matriz A= )( ija de ordem 3, em que 22 jiaij += . 3) Calcule a soma dos elementos da 2a coluna da matriz 32)( xijbB = , em que 12)( −+= jibij 4) Escreva os elementos da matriz 22)( xijaA = tal que = ≠− = jise jise aij ,0 ,1 5) Construa a matriz 33)( xijaA = definida por = ≠− = + jise jise a ji ij ,0 ,)1( 6) Construa as matrizes: a) 31)( xijaA = , tal que jiaij −= 2 . b) 24)( xijbB = , tal que >− ≤+ = jiseji jiseji bij , , 7) Quantos elementos têm uma matriz quadrada de ordem 6? 8) Determine a transposta da matriz 23)( xijaA = em que ≠− =− = jiseij jiseji aij , , . 9) Qual é a matriz transposta da matriz identidade de ordem 2? 10) Dada a matriz = 43 21 A , mostre AA tt =)( . 11) Calcule x e y, sabendo que: = − + 16 7 3 32 yx yx . 12) Determine a,b,x,y, sabendo que − = −− ++ 70 13 2 2 bayx bayx 13) Dadas as matrizes −= 215 36 420 yA e − = z xB 84 13 560 , calcule x, y e z para que tAB = 14) Dadas as matrizes − = 52 30 A , − − = 10 42 B e − = 06 24 C , calcule: a) A+B b) A+C c) B+C+A UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 15 15) Dada a matriz − − = 210 432 011 A , obtenha a matriz tAAX += . 16) Sendo 31)( xijaA = tal que jiaij −= 2 e 31)( xijbB = tal que 1++−= jibij , calcule A+B 17) Ache m, n, p e q, de modo que: = − − + 51 87 3 2 qq nn pp mm 18) Calcule a matriz X, sabendo que −= 34 01 21 A , − = 202 315 B e BAX t =+ )( . 19) Ache x, y, z e w, de modo que: − − = − − − 58 01 14 32 wz yx 20) Sejam as matrizes 22)( xijaA = com 22 jiaij −= e 22)( xijbB = com 1+= ijij ab . Calcule: a) A – B b) B – A c) (A+B)t d) At – Bt 21) Sendo = 1 0 A , − = 1 1 B e = 2 2 B , calcule X tal que X+A – (B+C) = 0. 22) Dadas as matrizes − = 43 12 A , − = 52 10 B e = 16 03 C , calcule: a) A – B b) A – Bt – C 23) Dadas as matrizes − = 826 240 A , − − = 0612 963 B e − − = 211 010 C , calcule o resultado das seguintes operações: a) 2A – B + 3C b) +− CBA 3 1 2 1 24) Sendo − = 1 2 3 A e − = 8 4 10 B , resolva a equação 0 2 12 =+− BAX 25) Dadas as matrizes − = 10 21 A e − = 01 24 B , resolva: =+ =− BYX AYX 23 2 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 16 26) Se − = 13 12 A , − = 01 21 B e − = 12 14 C , calcule uma matriz X de ordem 2 tal que CXBAX ++=− 32 . 27) Efetuar : a) ⋅ 654 321 80 79 b) [ ] −⋅ 4 2 0 321 28) Resolver a equação matricial [ ] =• 321 642 321X 29) Dada a matriz − = 100 001 012 A , calcule A2 . 30) Dadas = 15 23 A e = 03 10 B , calcule AB e BA, mostrando que AB≠BA. 31) Sendo = 10 32 A , − = 02 13 B e = 4 1 C , calcule se existir: a) AB b) AC c) BC 32) Sabendo que −= 300 040 001 A e = 20 040 002 x B , calcule x para que A . B = B.A 33) Considere as matrizes )( ijaA = e )( ijbB = quadradas de ordem 2, com jiaij 43 += e sabendo que C = A + B, determine C2. 34) Calcule a e b, de modo que as matrizes − = 01 31 A e = 20 ba B comutem. 35) Resolva a equação =⋅ 11 8 3 231 012 001 X 36) Se = 12 21 A e = 20 13 B , determine tBAX )( 1−⋅= 37) Dadas as matrizes = 57 23 A e − = 11 11 B , calcule 1−+ AAB UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 17 38) Sendo − −−= 534 201 321 M , = 100 010 001 N e − − − = 023 102 110 P , calcule: a) N – P + M b) 2M – 3N – P c) N – 2(M – P) Respostas da Lista de Exercícios 01C 1) 341 =b 2) A3x3 = 181310 1385 1052 3) 8 4) A2x2 = − − 01 10 5) A3x3 = − −− − 011 101 110 6a) A1x3 = [ ]101 − 6b) B4x2 = 23 12 41 32 7) 36 elementos 8) A = − −− 101 210 9) 4���5 ' 10 01 10) A igualdade é válida. 11) x = 5; y = -1 12) x = 1; y = 2; a = 2; b = -5 13) x = 2 ; y = 8; z = 2 14a) A + B = − − 62 72 14b) A + C = −− 54 54 14c) B + C + A = −− 64 92 15) X = − 450 561 012 16) A + B = [ ]222 17) m = 5; q = -1; n = 2; p = 2 18) X = −− − 11 02 44 19) x = -3; y = 3; z = 12; w = -6 20a) A–B = −− −− 11 11 20b) B – A = 11 11 c) (A + B)t = − 13 73 d) At – Bt = �−1 −1−1 −1 21) X = 2 1 22a) –B = −− 15 22 22b) A – Bt – C = −− −− 28 11 23a) 2A – B + 3C = −− 2273 1313 23b) �� � − 6�� � + �8 = − − 242 411 24) X = − 5,1 0 1 25) − − = 7 2 7 1 7 2 7 6 x −− = 7 3 7 2 7 10 7 5 y 26) X2x2 = �28 123 3 27a) 484032 695337 27b) 8 28) X = 1 2 29) A² = − − 100 012 023 30) �6 33 5 ≠ �5 19 2 31a) �� = �12 −22 0 31b) �� = �144 31c) �� = �−12 32) x = 0 33) �� = �1 00 1 34) a = 2; b = 0 35) X3x1 = 1 2 3 36) X2x2= :1/2 11/2 0< 37) �� + �=� = � 6 3−5 15 38a) 2 3 21 1 −37 −5 6 � 38b) −1 5 50 −3 −511 −8 7 � 38c) −1 −6 −4−2 1 6−14 10 −9� UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 18 Lista de Exercícios 01D 1) Verifique se as matrizes admitem inversa. Em caso positivo, determine a matriz inversa (em forma de fração) e confira utilizando a propriedade A⋅A-1 = A-1⋅A = I. a) � = �5 57 3 b) � = �3 28 6 c) � = �6 83 4 d) � = �18 1725 23 e) > = �3 103 10 f) ? = �9 106 7 g) @ = �100 1508 8 h) A = �98 13783 116 i) 4 = �1 00 1 j) B = �0 53 1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 19 Capítulo 2 – Determinantes 1. INTRODUÇÃO O determinante associa a cada matriz quadrada a um escalar (ou a uma função); ele transforma essa matriz em um número real. Este escalar permite saber se a matriz tem ou não inversa, pois as que não têm são aquelas cujo determinante é igual a 0. Um determinante é um número que é atribuído a um reticulado quadrado de números, de uma determinada forma. Essa ideia já tinha sido considerada em 1683 pelo matemático japonês Seki Takakazu e, de forma independente. Em 1963 pelo matemático alemão Gottfried Leibniz (um dos inventores do cálculo), cerca de 160 anos antes que uma teoria de matrizes fosse desenvolvida. Durante os 120 anos seguintes, os determinantes foram estudados, principalmente, no que diz respeito a sistemas lineares de equações. Depois, em 1812, Augustin-Louis Cauchy publicou um trabalho no qual usava determinantes para obter fórmulas para o volume de certos sólidos poliédricos. Sejam ),,( 1111 cbav = , ),,( 2222 cbav = , ),,( 3333 cbav = , e considere o “cristal” ou paralelepípedo da Fig. 1. Cauchy mostrou que o volume desse cristal é igual ao módulo do determinante associado ao sistema acima. A utilização dos determinantes, feita por Cauchy, na geometria analítica deu partida a um intenso interesse em aplicações de determinantes que durou cerca de 100 anos. Um resumo do que era conhecido no início de 1900 preencheu um tratado de quatro volumes por Thomas Muir. Na época de Cauchy, quando a vida era simples e as matrizes pequenas, os determinantes desempenharam um papel fundamental na geometria analítica e em outras partes da matemática. Hoje, os determinantes têm pouco valor numérico em cálculos com matrizes de grande escala que ocorrem tão frequentemente. Mesmo assim, as fórmulas com determinantes ainda fornecem informações importantes sobre matrizes, e um conhecimento de determinantes é útil em algumas aplicações de álgebra linear. FONTE: ÁLGEBRA LINEAR E SUAS APLICAÇÕES. David C. Lay. UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 20 2. CÁLCULO DE DETERMINANTES Entenderemos por determinante, como sendo um número ou uma função, associado a uma matriz quadrada, calculado de acordo com regras específicas. É importante observar, que só as matrizes quadradas possuem determinante. Regra para o cálculo de um determinante de matriz de 2ª ordem Dada a matriz quadrada de ordem 2: ��C� = �D EF G O determinante de A será indicado por det(A) e calculado da seguinte forma: det (A) = ad - bc Regra para o cálculo de um determinante de matriz de 3ª ordem (Regra de SARRUS) Para o cálculo de um determinante de 3ª ordem pela Regra de Sarrus, proceda da seguinte maneira: 1 - Reescreva ao lado da 3ª coluna, a 1ª e 2ª colunas da matriz. 2 - Efetue os produtos em "diagonal", atribuindo sinais negativos para os resultados à esquerda e sinal positivo para os resultados à direita. 3 - Efetue a soma algébrica. O resultado encontrado será o determinante associado à matriz. 3. PROPRIEDADES DOS DETERMINANTES 3.1 O Determinante é igual a zero (0) se: P1 – Quando uma das filas (linhas ou colunas) da matriz for nula (igual a zero). Ex: − −= 720 050 630 33xA det A = 0 P2 – Quando duas filas (linhas ou colunas) forem iguais ou proporcionais. Ex: − −= 222 151 131 33xA det A = 0 = 8421 5431 16842 6421 44 XB det B = 0 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 21 P3 – Quando uma das filas é combinação linear de outras filas paralelas. Ex: = 1454 311 715 33xA det A = 0, pois C3= C1 + 2C2 3.2 Transformações que não alteram o Determinante: P4 – O determinante de uma matriz é igual ao determinante da sua matriz transposta. Ex: = 30 21 22 xA det A = 3 = 32 01 AT det AT = 3 P5 – Teorema de Jacobi: um determinante não se altera, quando se somam aos elementos deuma fila fixa (linha ou colunas) os correspondentes elementos de outra fila paralela multiplicada por uma constante qualquer. Ex: = 30 21 22 xA det A = 3 B2x2= C1 + 2C2 = 36 25 B det B = 3 3.3 Transformações que alteram o Determinante: P6 – Um determinante muda de sinal quando as posições de suas filas paralelas se trocam entre si. Ex: 54 32 det =A = 10-12=-2 32 54 det =A =12-10=2 P7 – Quando se multiplica (ou se divide) uma fila de uma matriz por um número qualquer, o novo determinante fica multiplicado ou dividido por este número. Ex: 42 53 det =A = 12-10=2 Multiplicando os elementos da 1ª linha por 4 tem-se: 42 2012 det =A = 48-40=8 P8 – Se uma matriz for triangular superior ou inferior, seu determinante será o produto dos elementos da diagonal principal. Ex: − −= 222 051 001 33xA det A = -10 = 4421 0131 0042 0001 44 XB det B = 16 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 22 Exemplos: Aplique as propriedades para determinar o determinante das seguintes matrizes, justifique sua resposta: a) −= 200 150 231 33xA b) −= 210 150 230 33xA c) −= 211 251 231 33xA d) = 1521 5731 2941 1521 44 XB e) = 30 20 22 xA f) = 8021 5031 16041 6021 44 XB 4. DETERMINANTE DE UMA MATRIZ QUADRADA DE ORDEM QUALQUER 4.1 Teorema de Laplace O teorema de Laplace consiste em escolher uma das filas (linha ou coluna) da matriz e somar os produtos de cada termo pelo seu respectivo cofator. Menor Complementar Dada a matriz = 333231 232221 131211 33 aaa aaa aaa A X UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 23 O menor complementar de aij é o determinante da matriz obtida retirando-se da matriz “A” a respectiva linha i e a coluna j . O menor complementar é representado por Dij . O menor complementar de 11a é: 23323322 3332 2322 11 aaaa aa aa D ⋅−⋅= = Ex: O menor complementar de 22a e 23a em = 314 123 051 A é: 303 34 01 22 −=−= =D 19201 14 51 23 −=−= =D Cofator ou Complemento Algébrico Considerando a matriz quadrada de = 333231 232221 131211 33 aaa aaa aaa A X chama-se cofator de aij o número real que se obtém multiplicando-se ji+− )1( pelo menor complementar de aij . DijAij ji ⋅−= +)1( Complemento Algébrico = Aij Menor Complementar = Dij Obs.: se i+j � número par, então (-1)i+j = 1 se i+j � número ímpar, então (-1)i+j = – 1 Assim, para matriz A, 111111 )1( DA ⋅−= + 33322322 3332 23222 11 ()1( aaaa aa aa A ⋅−⋅= ⋅−= ) O Determinante de uma matriz quadrada “A” de ordem qualquer pode ser obtido pelo = nn n n aanan aaa aaa A L MLMM L L 21 22221 11211 nn AaAaAaDetA 1112121111 ⋅++⋅+⋅= L , ou seja, o número que se obtém multiplicando cada termo de uma linha ou coluna fixa pelo seu cofator adicionando-se os resultados. UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 24 Ex.: −= 223 121 231 A det (A) = ? Resolução:1a. Linha 2)24(1 22 12)1( 1111 =−⋅= ⋅−= +A 5)32(1 23 11)1( 2112 =−−⋅= − ⋅−= +A 8)62(1 23 21)1( 3113 −=−−⋅= − ⋅−= +A 116152)8(25321det 131312121111 =−+=−⋅+⋅+⋅=⋅+⋅+⋅= aAAaAaA 1det =A 4.2. Regra de Chió A Regra de Chió é usada no cálculo de determinantes de matrizes de ordem n, consiste em reduzir a ordem da matriz. Assim, se tivermos uma matriz A de ordem n, aplicaremos a regra de modo a obtermos uma nova matriz de ordem n-1, tal que )det()det( BA = . ♥ Só poderemos utilizar a regra de Chió se houver algum elemento da matriz igual a 1. ♥ Caso contrário, devemos fazê-lo aparecer utilizando a 5a. propriedade (JACOBI) REGRAS 1a.) Suprimo a linha e a coluna que se cruzam no elemento 1=aij 2a) De cada elemento restante subtraímos o produto dos 2 elementos supridos situados, respectivamente, na mesma linha e coluna. 3a) Calculamos o determinante da matriz obtida e multiplicamos por ,)1( ji+− onde i é a linha suprida e j é a coluna suprida. UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 25 Lista de Exercícios 02A 1) Aplicando as propriedades dos determinantes, ache o valor dos determinantes associados as matrizes, justificando sua resposta. a) − = 24396 10087103 0140 8132 44xA b ) = 87032 3403 1025 33xA c) = 92144 0567 002 33xA d) = 000 1513 1225 33 xA 2) Determine o valor dos determinantes associados às matrizes: a) −−− −−− −− −−−− = 1322 1413 2101 2132 44xA b ) − −= 135 112 131 33xA c) = 52 31 22 xA d) − − − = 2000 1300 1510 1312 44xA 3)Verifique se as matrizes são inversíveis. Em caso positivo, determine a matriz inversa: a) − = 11 32 22 xA b) = 21 43 22 xA 4) Dada a matriz − − − = 111 403 211 33xA encontre A² : 5) Dadas as matrizes: − − = 695 243 172 33xA − − = 137 184 390 33xB − −−= 918 721 534 33xC Calcule: a) A + AT b ) B + BT c) C - CT d) A – 2B 6) Dadas as matrizes: = 400 210 821 33xA − − = 300 120 132 33xB −− −= 212 031 001 33xC −−− −= 231 011 004 33xD Calcule: a) A.B b ) C.D c) 2A + C d) D – 2CUNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 26 Respostas da Lista de Exercícios 02A 1a) Det(A) = 0 1b) Det(A) = 0 1c) Det(A) = 90 1d) Det(A) = 0 2a) Det(A) = -55 2b) Det(A) = 30 2c) Det(A) = -1 2d) Det(A) = -12 3) a) e b) são inversíveis. 4) �² = 6 −3 −4−7 7 2−3 0 7 � 5a) A + AT = 4 −4 6−4 8 −76 −7 12� 5b) B + BT = 0 −5 10−5 16 210 2 2 � 5c) C - CT = 0 4 −3−4 0 −83 8 0 � 5d) A – 2B = 2 11 −5−5 −12 4−9 −15 4 � 6a) A.B= 2 1 230 2 50 0 12� 6b) C.D = 4 0 0−1 −3 0−11 −5 −4� 6c) 2A + C = 3 4 16−1 5 4−2 −1 10� 6d) D – 2C = 2 0 03 −7 03 −1 −6� ATIVIDADE 02 – ENTREGAR! Calcular o determinante pelo método de Laplace (inclusive nas matrizes 3x3) e pelo método da triangulação (ver livro Álgebra Linear – Steinbruch): � = �−2 −3 −1 −2−1 0 1 −2−3 −1 −4 1−2 2 −3 −1� � = �−2 3 1 −10 1 2 31 −1 1 −24 −3 5 1 � UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 27 Lista de Exercícios 02B 1) Determinar o valor de x: a) I2 J � 2 11 J 7 3 43 J 7 1 5I � 56 b) I 4 6 J5 2 �J7 4 2JI � �128 2) Calcule o determinante pela Regra de Chió e confira pela Regra de Laplace: a) �1 2 0 11 2 1 30 1 4 12 2 1 3� b) � 1 1 2 34 2 0 12 �1 0 10 1 2 3� c) � 1 1 2 31 �1 4 50 2 1 21 0 1 3� d) �2 3 0 24 2 0 12 0 �1 23 2 1 0� e) � 0 2 3 14 2 1 50 2 1 20 1 �1 3� f) � 0 2 0 30 4 5 22 3 6 70 2 4 5� 3) Calcule o valor dos determinantes utilizando operações elementares sobre linha de matriz, para transformar a matriz dada em uma triangular e aplicar propriedade 9 dos determinantes: a) �0 1 1 01 1 2 31 3 �1 42 0 5 4� b) � 2 4 �2 15 0 �8 31 0 3 00 6 3 4� c) � 0 1 1 11 0 1 11 1 0 11 1 1 0� d) �1 2 3 40 0 5 06 7 8 00 0 9 10� e) !! !"1 0 0 0 03 2 0 0 02 10 1 0 01 20 5 �2 00 30 9 10 �1#$$ $% f) �1 0 2 03 4 5 60 7 0 89 0 10 0� g) �0 1 0 23 0 4 00 5 6 07 8 9 10� h) � 3 1 0 12 0 2 53 2 0 00 3 3 2� i) � 1 0 1 12 0 3 45 4 2 14 0 0 2� Resposta questão 1: a) x = 8; b) x = 2 Resposta questão 3: a) -7; b) -410; c) -3; d) 250; e) 4; f) -80; g) 118; h) 9; i) -24 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 28 Capítulo 3 – Sistemas Lineares 1. INTRODUÇÃO: Chama-se de equação linear, nas incógnitas x1; x2; x3; ...; xn toda equação do tipo: a1x1 + a2x2+ a3x3 + ... + anxn = b Onde: a1; a2; ...; an são os coeficientes das incógnitas; x1; x2; ...; xn são as incógnitas; b é o termo independente. OBS: O expoente das incógnitas deve ser um. Exemplos: São equações lineares: a) 5x + 3y = 6 b) x - y - z + t + p = 4 c) 5x - 4y = 0 d) 3a + 4b - 5c = 6 Não são equações lineares: a) x + 4y - 3zw = 0 (produto de duas incógnitas) b) 1/x + 4/y - z = 3 (0 expoente de x e de y é -1) c) 3a - 4b - c = 3 (o expoente da variável c é 1/2) 2. SOLUÇÃO DE UMA EQUAÇÃO LINEAR: Uma equação linear admite infinitas soluções. Exemplo 01: Seja a equação linear x - 2y = 4. Esta equação admite como solução os pares: (6,1); (0,-2); (4,0), ...; e infinitos outros que obedeçam a relação: x = 4 + 2y. Portanto a cada novo valor atribuído a y temos o correspondente x. A solução que representa as infinitas soluções pode ser representada da forma: S = {(4 + 2y; y)}. Y é dito, neste caso variável livre. 3. SISTEMAS DE EQUAÇÕES LINEARES: É o conjunto de “m” (m ≥ 1) equações lineares, nas incógnitas x1, x2, x3, ..., xn. Obs.: Todo sistema linear pode ser escrito na forma matricial. UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 29 Portanto as operações elementares sobre linhas das matrizes, serão utilizadas para a resolução de sistemas lineares. Exemplo 02: Seja o sistema linear: x y z x y z x y z + + = + + = − + = 6 2 1 3 4 Forma Matricial: 1 1 1 2 1 1 3 1 1− . X Y Z = 6 1 4 Matriz Incompleta: 1 1 1 2 1 1 3 1 1− Matriz Completa (ou Matriz Ampliada): 1 1 1 6 2 1 1 1 3 1 1 4− Onde a primeira coluna é formada pelos coeficientes da variável x, a segunda coluna pelos coeficientes da variável y; a terceira pelos coeficientes da variável z e, a quarta coluna são os termos independentes. Um sistema de equações lineares é determinado quando admite solução. 3.1 Sistema Possível Determinado Um sistema possível é determinado quando permite uma única solução. Exemplo 03: O sistema é possível e determinado, pois tem como raízes unicamente: x =______ e y =_______ 3.2 Sistema Possível Indeterminado Um sistema é possível e indeterminado quando admite mais de uma solução (infinitas soluções). Exemplo 04: O sistema é possível e indeterminado, pois admite infinitas soluções: x 0 2 4 6 8 10 12 14 16 ... y ... 2J + 3K = 18 3J + 4K = 25 4J + 2K = 100 8J + 4K = 200 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 30 3.3 Sistema Impossível Um sistema de equações lineares é impossível quando não admite solução. Exemplo 05: O sistema é impossível pois a expressão 3J + 9K não pode ser simultaneamente igual a 12 e a 15 para os mesmos valores de x e y. 3.4 Sistemas Equivalentes – Método de Gauss Dois sistemas de equações lineares são equivalentes quando admitem a mesma solução. Exemplo 06: Os sistemas e são equivalente pois admitem a mesma solução: x =_______ e y =________ Um sistema de equações lineares se transforma em um sistema equivalente quando se: I – Permuta duas equações. II – Multiplica uma equação por um número real diferente de zero. III – Substitui uma equação pela soma de outra equação previamente multiplicada por um número real diferente de zero. Quando se deseja permutar a equação 2 pela equação 3 de um sistema: Quando se deseja multiplicar a equação 1 por ½: 3J + 9K = 12 3J + 9K = 15 3J + 6K = 42 2J − 4K = 12 3J + 6K = 42 2J − 4K = 12 2J + 4K − 6L = 10 4J + 2K + 2L = 16 2J + 8K − 4L = 24 2J + 4K − 6L = 10 2J + 8K − 4L = 24 4J + 2K + 2L = 16 L23 2J + 4K − 6L = 10 2J + 8K − 4L = 24 4J + 2K + 2L = 16 L1·(½) 1J + 2K − 3L = 5 2J + 8K − 4L = 24 4J + 2K + 2L = 16 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS– ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 31 Para resolver um sistema linear pelo método de Gauss (do escalonamento) realizamos as operações nas equações do sistema, visando “zerar” algum termo, assim, obtendo a solução do sistema. Quando se deseja substituir a equação 2 pela soma dela com a equação 1 previamente multiplicada por (-2): : Este sinal de igualdade não possui o significado convencional, é empregado para indicar que a expressão utilizada no lugar da equação 2 não altera o sistema. : : : Obtendo-se que z = _______ A solução única destes sistemas equivalentes é: x = ______ y = ______ z = ______ 3.5 Sistema Linear Homogêneo Em um sistema homogêneo, os termos independentes são todos nulos. Todo o sistema linear homogêneo tem pelo menos uma solução. Exemplo 07: 1J + 2K − 3L = 5 0J + 4K + 2L = 14 4J + 2K + 2L = 16 2J − 5K − 3L = 0 7J − 2K + 4L = 0 3J + 8K − 5L = 0 1J + 2K − 3L = 5 2J + 8K − 4L = 24 4J + 2K + 2L = 16 L2= L2 + (-2) ·L1 L3= L3 + (-4) ·L1 1J + 2K − 3L = 5 0J + 4K + 2L = 14 0J − 6K + 14L = −4 L2= 6·L2 L3= 4·L3 1J + 2K − 3L = 5 0J + 24K + 12L = 84 0J − 24K + 56L = −16 L3= L2 + L3 1J + 2K − 3L = 5 0J + 24K + 12L = 84 0J + 0K + 68L = 68 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 32 Resolva os sistemas, apresentando o seu conjunto solução: a) 6 3 0 4 2 0 x y x y − = − + = b) x y z w x y z w x y z w x y z + + + = + + + = + + − = − − = 0 2 0 2 3 0 0 c) x y z x y z x y + − = + + = + = 0 0 0 4. REGRA DE CRAMER Dado o sistema: =⋅+⋅ =⋅+⋅ 222 111 cybxa cybxa ∆==− 22 11 1221 ba ba baba x bc bc bcbc ∆==− 22 11 1221 y ca ca caca ∆==− 22 11 1221 A regra de Cramer diz que: Os valores das incógnitas de um sistema linear de “n” equações e “n” incógnitas são dados por frações cujo denominador é o determinante ∆ dos coeficientes das incógnitas e o numerador é o determinante ∆x, ou seja: x =∆x / ∆ y =∆y / ∆ A Regra de Cramer é válida apenas para SPD. Exemplo 08: Resolva o seguinte sistema usando a regra de Cramer: =−+ =+− =−+ 6534 122 323 321 321 321 xxx xxx xxx Portanto, pela regra de Cramer, teremos: x1 = Δx1 / Δ = x 2= Δx2 / Δ = x3 = Δx3 / Δ = Logo o sistema é SPD e o conjunto solução é S = (____;____;____). ∆= 1 3 −22 −1 14 3 −5� ∆J� = 3 3 −212 −1 16 3 −5� ∆J� = 1 3 −22 12 14 6 −5� ∆J� = 1 3 32 −1 124 3 6 � UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 33 6. DISCUSSÃO DE SISTEMAS LINEARES Discutir um sistema linear em função de um parâmetro (parâmetro no sistema é uma variável em função da qual são colocados um ou mais coeficientes ou termos independentes das equações) significa classificar o sistema em determinado; indeterminado ou impossível, para cada valor do parâmetro. Para discutir um sistema linear S de n equações a n incógnitas, procedemos da seguinte forma: ⇔≠∆ 0 O sistema tem uma única solução (SPD) ≠∆∆ =∆ 0 0 youx O sistema não tem solução (SI) ≠∆∆ =∆ 0 0 yex O sistema tem infinitas soluções (SPI) 7. DISCUSSÃO DE SISTEMAS HOMOGÊNEOS: Todo sistema linear homogêneo é sistema possível, pois admite pelo menos uma solução (a trivial). Assim, um sistema linear homogêneo só pode ser classificado em: determinado: tem apenas a solução trivial; ∆ ≠ 0 ⇔ S é determinado indeterminado: tem infinitas soluções, dentre elas a trivial. ∆ = 0 ⇔ S é indeterminado Exemplo 09: Discutir o sistema homogêneo dado em função do parâmetro a: =−+ =++ =−+ 02 028 024 azyx zyx zyax UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 34 Lista de Exercícios 03A 1) O sistema linear x y 1 4x my 2 − = + = é possível e determinado se e somente se (a) m = 2 (b) m = 4 (c) m ≠ -4 (d) m ≠ 1 (e) 4m = 1 2) Se o sistema linear 3x 5y 12 4x 7y 19 − = + = for resolvido pelo método de Gauss, o valor de x será dado por uma fração cujo denominador vale: (a) 41 (b) 179 (c) -179 (d) 9 (e) -9 3) O valor de m para que o sistema seja possível e determinado é: N J − K − L = 12J + K + 3L = 6OJ + K + 5L = 9 (a) m = -5 (b) m ≠ -5 (c) m = 5 (d) m ≠ 5 (e) m≠10 4) Ruth vende, em reais, sacolas descartáveis dos tipos I, II e III, a preços de x, y e z, respectivamente. Os resultados de suas vendas, ao longo de três dias consecutivos, estão representados na tabela a seguir. Dias Sacolas Tipo I Sacolas Tipo II Sacolas III Total (R$) Primeiro 0 1 2 13,00 Segundo 5 2 1 21,00 Terceiro 5 1 1 18,00 Com base nessa tabela, o valor de x + y + z é igual a: (a) R$ 30,00 (b) R$ 25,00 (c) R$ 20,00 (d) R$ 15,00 (e) R$ 10,00 5) No sistema abaixo, o valor de K para que o sistema seja impossível é: PQJ − 2L = 0 2J + 4L = 1 (a) K = 2 (b) K = -1 (c) K ≠ -1 (d) K = 3 (e) K = 1 6) O sistema linear R J + 3K = 42J − .K = 2 nas incógnitas x e y, será impossível quando: (a) Nunca (b) p ≠ –6 (c) p ≠ 6 (d) p = –6 (e) p = 6 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 35 7) Se o sistema de equações lineares =− =+ 2 433 ayx yx (onde “a” é um número real) é impossível, então: (a) a = 2 (b) a = 1 (c) a = 0 (d) a = -1 (e) a = -2 8) Um supermercado vende três marcas diferentes A, B e C de sabão em pó, embalados em caixas de 1 kg. O preço da marca A é igual à metade da soma dos preços das marcas B e C. Se uma cliente paga R$ 14,00 pela compra de dois pacotes do sabão A, mais um pacote do sabão B e mais um do sabão C, o preço que ela pagaria por três pacotes do sabão A seria: (a) R$ 12,00 (b) R$ 10,50 (c) R$ 13,40 (d) R$ 11,50 (e) R$ 13,00 9) O sistema =+ =+ 0 my x 0 y mx (a) é impossível, se m = 0 (b) tem mais de uma solução, se m = –1 (c) tem solução única, se m = 1 (d) admite apenas solução nula, qualquer que seja m (e) admite mais de uma solução, qualquer que seja m ≠ 1/2 10) Dado o sistema de equações lineares, sabe–se que (x , y, 20) é solução do mesmo. Nessas condições, determine x e y. 11) Em um estacionamento há motos e carros, num total de 50 veículos. Sabe-se que existem 150 rodas. Qual o total de carros e motos no estacionamento? 12) No Parque de Diversões Dia Feliz, os ingressos custam R$ 10,00 para adultos e R$ 6,00 para crianças. No último domingo, com a venda de 400 ingressos, a arrecadação foi de R$ 3.000,00. A razão entre o número de adultos e crianças pagantes foi: (a) 3/5 (b) 2/3 (c) 2/5 (d) 3/4 (e) 4/5 13) O sistema linear é:N5J + K − L = 0−J − K + L = 13J − K + L = 2 (a) Impossível. =+− =−+− −=+− 63 18268 934 zyx zyx zyx UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 36 (b) Impossível e indeterminado. (c) Possível e determinado. (d) Impossível e determinado. (e) Possível e indeterminado. 14) Resolvendo o sistema abaixo, obtém-se para z o valor: N J + K + L = 02J − K − 2L = 16K + 3L = −12 (a) – 3 (b) – 2 (c) 0 (d) 2 (e) 3 15) Num bar paga-se R$ 5,80 por 5 pastéis e 3 copos de refrigerante. No mesmo local, 3 pastéis e 2 copos de refrigerante custam R$ 3,60. Nesse caso, cada copo de refrigerante custa: (a) R$ 0,70. (b) R$ 0,50. (c) R$ 0,30 a menos do que o preço de cada pastel. (d) R$ 0,20 a mais do que o preço de cada pastel. (e) R$ 0,20 a menos do que o preço de cada pastel. Respostas: 1) c 2) a 3) d 4) e 5) b 6) d 7) d 8) b 9) b 10) x = -5, y = 3 11) 25 motos e 25 carros 12) a 13) e 14) d 15) e UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 37 Lista de Exercícios 03B 1) Sabemos que os sistemas possuem uma representação matricial formada pelos coeficientes numéricos de cada incógnita. Por exemplo, o sistema de equações possui a seguinte representação matricial: O sistema também pode ser representado pela matriz incompleta formada somente pelos coeficientes numéricos das incógnitas. Essa representação de sistemas na forma de matrizes permite a utilização da Regra de Cramer no cálculo das incógnitas do sistema. Com base nas informações, calcule os valores de x, y e z do sistema de equações utilizando a Regra de Cramer. 2) Utilizando a Regra de Cramer, determine o valor da incógnita y no seguinte sistema de equações lineares: 3) Carlos e sua irmã Andreia foram com seu cachorro Bidu à farmácia de seu avô. Lá encontraram uma velha balança com defeito, que só indicava corretamente pesos superiores a 60 kg. Assim, eles se pesaram dois a dois e obtiveram as seguintes marcas: Carlos e o cão pesam juntos 87 kg; Carlos e Andreia pesam 123 kg; Andreia e Bidu pesam 66 kg. Determine o peso de cada uma deles. UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 38 4) Um clube promoveu um show de música popular brasileira ao qual compareceram 200 pessoas, entre sócios e não sócios. No total, o valor arrecadado foi de R$ 1 400,00 e todas as pessoas pagaram ingresso. Sabendo que o preço do ingresso foi R$ 10,00 e que cada sócio pagou metade desse valor, determine o número de sócios e não sócios que compareceram ao show. 5) Resolver os sistemas pela Regra de Cramer: a) R 3J 7 K � 92J 7 3K � 13 d) N2J 7 K 7 3L � 02J � K � L � 0J � 2K � 3L � 0 b) NJ 7 2K � L � 22J � K 7 L � 3J 7 K 7 L � 6 e) N J � K 7 L � 02J � K � L � �3J 7 K � 2L � 0 c) N J 7 2K 7 3L � 72J 7 K 7 L � 43J 7 3K 7 L � 14 f) N J 7 2K 7 3L � 72J � K 7 L � �1�2J � 3K 7 3L � �11 6) Se (x0, y0, z0) é a solução do sistema abaixo, então 3x0 + 5y0 + 4z0 é igual a: a) -8 b) -7 c) -6 d) -5 e) -4 7) O sistema: a) só apresenta a solução trivial; b) é possível e determinado não tendo solução trivial; c) é possível e indeterminado; d) é impossível; e) admite a solução (1; 2; 1) 8) O sistema: a) é impossível; b) é possível e determinado; c) é possível e indeterminado; UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 39 d) admite apenas a solução (1; 2; 3); e) admite a solução (2; 0; 0). 9) O sistema de incógnitas x e y, é: a) impossível, para todo k real diferente de -21; b) possível e indeterminado, para todo k real diferente de -63; c) possível e determinado, para todo k real diferente de -21; d) possível e indeterminado, para todo k real diferente de -3; e) possível e determinado, para todo k real diferente de -1 e -63. 10) Considere o seguinte sistema de equações de incógnitas x e y: Esse sistema tem uma única solução para certo número real k que é um: a) quadrado perfeito b) número primo c) número racional não inteiro d) número negativo e) múltiplo de 5 11) Se tivermos o seguinte sistema, então x + y + z + t é igual a: a) -1 b) 7 c) 5 d) 4 e) 5/9 Respostas: 1) x = 1, y = 2 e z = –1 2) y = 2 3) Andreia pesa 51 kg, Bidu 15 kg e Carlos 72 kg. 4) 120 sócios e 80 não sócios 5) a) (2; 3) b) (1; 2; 3) c) (0; 5; -1) d) (0; 0; 0) e) (1; 3; 2) f) (1; 2; -1) 6) B 7) D 8) C 9) C 10) A 11) C UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 40 ATIVIDADE 03 – ENTREGAR! 1) Um capital de R$ 20.000,00 é investido parte a 5,5%, parte a 4,5% e o restante a 4,0% e rende um juro anual de R$ 1.015,00. O rendimento do valor investido a 5,5% é R$ 305,00 a mais que o rendimento das outras duas parcelas investidas juntas. Determine cada uma das partes investidas. 2) Quatro amigos, após a prova de álgebra linear, resolverem ir a um barzinho para comemorar. No bar os pedidos ficaram assim distribuídos: João tomou dois chopes, comeu uma porção de fritas e três porções de queijo. Paulo tomou um Chopp, uma porção de fritas, uma porção de queijo e uma caipirinha. Marcos comeu duas porções de queijo e uma caipirinha. Matheus tomou três chopes e comeu três porções de fritas. Por suas despesas eles pagaram: João R$ 14,50; Paulo R$ 9,00; Marcos R$ 8,00 e Matheus R$ 12,00. Baseado nessas informações quais são os preços unitários do Chopp, da caipirinha, da porção de fritas e da porção de queijo? 3) Utilizando a técnica do escalonamento, classifique e resolva os seguintes sistemas lineares: a) 2 4 2 1 2 3 x y z x y z x y z − + = + + = + + = b) 3 4 2 2 2 2 3 5 3 2 3 2 7 1 x y z t x y z t x y z t x y z t + − + = − + − = − + + − = + + + = − c) x y z x y z x y z + + = − + = + + = − 2 2 2 1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 41 Capítulo 4 – Vetores 1. Introdução Em vários ramos da engenharia, são utilizadas certas quantidades tais como, temperatura, área, comprimento, peso, etc. Estas quantidades possuem apenas uma magnitude, podendo ser representada por números reais chamados de escalares e pela respectiva unidade. Ex.: Temperatura =28ºC, área=20 m², comprimento= 10 m, peso = 5 kg. Porém existem outras quantidades como força, velocidade, intensidade de campo elétrico, indução magnética, entre outros, que não ficam definidas somente por sua magnitude, estas quantidades requerem uma direção, intensidade (ou módulo) e um sentido. Estas quantidades podem ser representadas por setas com comprimento e direção adequados, emanando de um ponto dereferência “0” e são chamados de vetores. Ex.: 1.1 Segmentos orientados Considere o segmento orientado AB: A B Observe que o segmento orientado AB é caracterizado por três aspectos assim definidos: • comprimento (denominado módulo) • direção • sentido (de A para B) Um segmento orientado é determinado por um par ordenado de pontos. O primeiro elemento é chamado de origem e o segundo elemento é a extremidade. AB≠BA A B AB A B BA 4 STTU UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 42 1.2 Segmentos Equipolentes Equipolência é uma relação entre dois segmentos orientados. Dois segmentos (A,B) e (C,D) são equipolentes se têm as mesmas coordenadas canônicas (mesmo módulo, mesma direção e mesmo sentido). Denotaremos a relação de equipolência por (A,B) ~ (C,D). Quando (A,B) ~ (C,D), a figura formada pelos pontos ABCD no espaço afim é um paralelogramo. Supondo (A,B) ~ (C,D) e introduzindo as coordenadas dos pontos: ),,,( aaa zyxA = ),,,( bbb zyxB = ),,,( ccc zyxC = ),,,( ddd zyxD = a condição de eqüipolência entre os segmentos (A, B) e (C,D) , é expressa igualando-se as coordenadas, ou seja: −=− −=− −=− ⇔ cdab cdab cdab zzzz yyyy xxxx DCBA ),(~),( Exemplo 1: Dados em R3 os pontos A= (2, -1, 0), B = (-2, 3, 2), C = (4,1,1) e D = (0, 5, 3). Os segmentos (A, B) e (C, D) são equipolentes? Propriedade 1: Se ),(~),(),(~),( DBCADCBA ⇒ Observe: ⇔ −=− −=− −=− ⇔ cdab cdab cdab zzzz yyyy xxxx DCBA ),(~),( ),(~),( DBCA zzzz yyyy xxxx bdac bdac bdac ⇔ −=− −=− −=− Propriedade 2: A equipolência é uma relação de equivalência. De fato, pela definição dos segmentos eqüipolentes, facilmente verificamos as relações reflexiva, simétrica e transitiva, a saber: a) reflexiva: ),(~),( BABA b) simétrica: ),(~),(),(~),( BADCDCBA ⇒ c) transitiva: ),(~),( DCBA e ),(~),( FEDC ),(~),( FEBA⇒ B D A C UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 43 1.3 Vetor Conjunto infinito de todos os segmentos orientados do espaço que são equipolentes entre si, ou seja, o conjunto infinito de todos os segmentos orientados que possuem o mesmo comprimento, a mesma direção e o mesmo sentido de AB. Assim, a ideia de vetor nos levaria a uma representação do tipo: Na prática, para representar um vetor, tomamos apenas um dos infinitos segmentos orientados que o compõe. Exemplo 2: Dê cinco representações do vetor ( )5,2=AB . 2. Adição de Vetores Dados os vetores ( )11, yxu = e ( )22 , yxv = Definimos: ( )2121 , yyxxvu ++=+ Exemplo 3: Dado os vetores ( )2,3 −=u e ( )1,5=v encontre vu + e represente graficamente. 2.1 Propriedades de Adição uvvuA +=+⇒1 ( ) ( ) wvuwvuA ++=++⇒2 uuuA =+=+⇒ 003 ⇒4A Dado o vetor u , ( ) 0=−+ uu 3. Multiplicação de um número real (escalar) por um vetor Dados os vetores ( )11, yxu = e r um escalar ℜ∈r . Definimos: ( )11, ryrxur =⋅ Obs.: Se r>0 o novo vetor possui a mesma direção de v e tem como comprimento r vezes o comprimento de v . ABABVetor −= UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 44 Se r<0 o novo vetor será o oposto do vetor |r| v . Se r=0 o novo vetor é o vetor nulo. Exemplo 4: Dado o vetor VTU = (3, −1) e r = 2 encontre ZVTU e represente-o graficamente. 3.1 Propriedades da Multiplicação ( ) ( )usrursM ⋅=⋅⇒1 (associativa) ( ) usurusrM +=⋅+⇒2 (distributiva em relação à adição de escalares) ( ) vrurvurM +=+⇒3 (distributiva em relação à adição de vetores) uuM =⇒4 4. Espaço Vetorial Conjunto com estrutura algébrica que satisfaz as oito propriedades (quatro de adição e quatro de multiplicação de um vetor por um escalar). → Vetores formam um espaço vetorial. → Matrizes formam um espaço vetorial. 4.1 Dependência Linear Um conjunto de vetores ( )rvvv ,....., 21 é linearmente dependente (LD) se existir escalares não nulos ).....,,( 321 nxxxx tal que: Caso a equação acima seja somente resolvida quando 0321 === xxx os vetores são ditos linearmente Independentes (LI). Regra prática para saber se é LD ou LI Vetores LD → det = 0 Vetores LI → det ≠ 0 Exemplo 5: Dados os vetores ( )3,21 −=v e ( )6,42 −=v , eles são LD ou LI? Apresente o gráfico. Proposições Gerais Prop1 → se 1v e 2v são colineares então são “LD” Prop2 → se 1v , 2v , 3v (não nulos) forem LD, então são coplanares (mesmo plano). Prop3 → dados os vetores { }321 ,....., vvv se um deles é combinação linear do outro então são LD. → =++++ 0.....332211 nnvxvxvxvx rrrr UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 45 Combinação Linear Dizemos que v é combinação linear de a e b , se existir escalares não nulos x e y tal que: Exemplo 6: Escreva o vetor a (-8,7) como combinação linear dos vetores )1,2( −=o e )3,4(−=c . 5.Norma de um vetor (módulo ou comprimento) Norma é o comprimento do vetor v . Indicação →v lê-se norma de v . No plano 22 yxv += . No espaço 222 zyxv ++= Exemplo 7: a) Dado o vetor )4,3( −=v encontre a norma deste vetor. b) Encontre a sendo )1,4,3( −−=a . Propriedades da norma 01 ≥→ aP se 00 =↔= aa axaxP =→2 babaP +≤+→3 abbaP +=+→4 abbaP ⋅=⋅→5 Exemplo 8: Dados os vetores )4,2,1( −−=a e )3,5,1(=b mostre que são válidas as 5 propriedades da norma. 6.Vetor Unitário ou Versor Dizemos que um vetor u é unitário se o seu comprimento é 1, isto é, quando 1=ur Para determinar um vetor unitário ao vetor v fazemos: v v u r r r = byaxv += UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E SÓCIO-ECONÔMICAS – ESAG ÁLGEBRA LINEAR – PROFª: SAMARA ORTIZ 46 7. Um vetor no plano em função dos versores dos eixos coordenados Vimos anteriormente que um VERSOR é um VETOR de módulo unitário. Vamos associar um versor a cada eixo, ou seja: o versor “i” no eixo dos x e o versor “j” no eixo dos y, conforme figura: O par ordenado de versores (i, j) constitui o que chamamos de BASE do plano R2, ou seja, base do plano cartesiano Oxy. Verifica-se que um vetor ),( yxu = , pode ser escrito univocamente como: jyixu rr += Analogamente, se em vez do plano R2, estivéssemos trabalhando no espaço R3, poderíamos considerar os versores i, j e k , respectivamente dos eixos Ox, Oy e Oz , conforme figura abaixo, e a representação do vetor u, no espaço seria: kzjyixu rrr ++= Analogamente, o terno (i, j, k) , será a BASE do espaço R3 . 8. Vetores no Plano 8.1 Vetores Colineares Dois vetores → u e → v são colineares se tiverem a mesma direção. Ou: → u e → v são colineares
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