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Faculdade Pitágoras Betim 16 Matrizes Prof ª Aparecida de Cássia O. Lima e-mail: aparecidal@pitagoras.com.br 2 Matrizes Introdução As matrizes nos ajudam bastante em vários direcionamentos de assuntos e estudos que fazemos no dia a dia, as aplicações dessas "tabelas" nos auxiliam por exemplo no ensino da matemática aplicada a informática. As usuais transformações de tabelas que usamos como instrumento de estudo das matrizes podem ser feitas através de estudos realizados nos campos da economia, engenharia, matemática, física, informática,.... Na economia por exemplo as matrizes auxiliam como grande ferramenta na interpretação de gráficos que também podem ser originados de tabelas que usamos as matrizes. Junto com a economia temos as organizações comerciais que fazem uso da tabela, ou seja trabalham com matrizes Engenheiros civis fazem constantemente o uso das matrizes, que são de extrema importância para a divisão dos metros e distribuição de material na construção de uma estrutura de sustentação (laje). Na Física é feito o uso das matrizes a partir de tabelas relacionando o deslocamento e o tempo. Entre tantos outros exemplos, esse é o uso da matemática no dia a dia relacionando ao estudo de matrizes. Conceito de matriz A tabela a seguir mostra o consumo mensal, em quilogramas, de uma família durante um trimestre. Abril Maio Junho Arroz 10 8 9 Feijão 4 5 6 Carne 5 7 10 Representando a tabela usando um par de parênteses, temos: Em nosso dia a dia lidamos com elementos dispostos em linhas (filas horizontais) e colunas (filas verticais), formando uma tabela retangular. Em linguagem matemática, uma tabela retangular de números é denominada matriz. Representamos uma matriz colocando os dados da tabela entre parênteses ou entre colchetes ou, ainda, ladeados por barras verticais. Matriz do tipo mxn (lê-se matriz m por n) é toda tabela retangular de m.n números reais dispostos em m linhas e em n colunas. Indicamos uma matriz por letra maiúscula e um elemento dela qualquer por letra minúscula acompanhada por dois índices: o primeiro denota a linha e o segundo , a coluna à qual o elemento pertence. Exemplos: a) A= 28711 9401 510320 é uma matriz 3x4, ou seja, possui 3 linhas e 4 colunas. b) B= 642 é uma matriz 1x3, ou seja, 1 linha e 3 colunas. Também chamada matriz linha. c) C= 5 0 3 é uma matriz 3x1, ou seja, 3 linhas e uma coluna. Também chamada matriz coluna. 1075 654 9810 3 d) D= 000 000 000 a é uma matriz 3x3, ou seja, 3 linhas e 3 coluna, como todos os seus elementos são iguais a zero ela também denominada matriz nula. Representação Genérica de uma matriz De modo geral, uma matriz A de m linhas e n colunas (mxn) pode ser indicada assim: * 21 22221 11211 ... nemcom aaa aaa aaa mnmm n n Em uma matriz, a23, representa o elemento da 2ª linha e da 3ª coluna da matriz Amxn. Abreviadamente, a matriz A pode ser representada assim: A = (aij)mxn Nessa expressão, i assume valores no conjunto 1,2,3,...,me j assume valores no conjunto 1,2,3,...,n. Exemplos: 1-Dada a matriz abaixo, identifique: a) O tipo ou a ordem da matriz. b) os elementos b22; b43; b3,1; b44. 2- Considerando a matriz A dada anteriormente, efetue: a ) a44 + a14 = b ) a45 + a11 = c ) a24 + a54 = d ) a34 - a23 = 3- Achar os elementos da matriz A = (aij)3 x 2 em que aij = 3i – j 4-O diagrama representa um mapa rodoviário mostrando as estradas que ligam as cidades 1,2,3,4. A matriz A=(aij)4x4 associada a esse mapa é definida da seguinte forma: aij= j a direta ligação tem não i ou ji se 0, j a ediretament ligada está i se ,1 Sabendo-se que i e j referem-se às cidades do mapa e variam no conjunto {1,2,3,4}, construa a matriz A. 5-(FGV-2005) As meninas 1 = Adriana; 2 = Bruna e 3 = Carla falam muito ao telefone entre si. A matriz M mostra cada elemento aij representando o número de telefonemas que “i” deu para “j” no mês de setembro: Quem mais telefonou e quem mais recebeu ligações? 1 2 4 3 68,13066 72,11850 65,12155 60,14260 70,12370 B 4 6-Representar explicitamente a matriz A = (aij), com1 ≤· i ≤· 3 e 1 ≤· j ≤· 2, tal que aij = 3i- 2j + 4. 7- Ache os elementos da matriz A = (aij) de ordem 3, em que 22 jiaij . Matriz Quadrada Uma matriz mxn é dita quadrada quando o número de linhas é igual ao número de colunas. Como m=n, dizemos que a matriz é do tipo nxn ou que é quadrada de ordem n. 22 01 43 x matriz quadrada de ordem 2 33 987 654 321 x matriz quadrada de ordem 3 Numa matriz quadrada, os elementos aij, para os quais i=j, formam uma diagonal denominada diagonal principal. A outra diagonal secundária. A= 5554535251 4544434241 3534333231 2524232221 1514131211 aaaaa aaaaa aaaaa aaaaa aaaaa Matriz Identidade (Unidade) Matriz identidade ou matriz unidade é toda matriz quadrada de ordem n, na qual aij=0 para i≠j e aij=1 para i=j (elementos da diagonal principal). Indica-se matriz identidade de ordem n por In Observe que todos os elementos dessa matriz que não estão na diagonal principal são iguais a zero. E todos os elementos dessa matriz que estão na diagonal principal são iguais a 1. I2= 10 01 É uma matriz identidade de ordem 2. I3= 100 010 001 É uma matriz identidade de ordem 3 A matriz identidade também é o elemento neutro . Matriz Triangular Superior É uma matriz quadrada onde todos os elementos abaixo da diagonal são nulos, isto é, m=n e aij=o, para todo i>j. 500 240 013 30 21 In= 1...000 0......... 0...100 0...010 0...001 Diagonal principal Diagonal secundária Diagonal principal 5 Matriz Triangular Inferior É uma matriz quadrada onde todos os elementos acima da diagonal são nulos, ou seja, m=n e aij=0, para todo i<j. 530 046 000 37 01 Igualdade de matrizes Duas matrizes A e B de mesmo tipo são consideradas iguais se os elementos correspondentes forem iguais, ou seja, A=(aij)mxn e B=(bij)pxq são iguais se m=p, n=q e aij=bij para i=1,...., m e j=1,....,n. mxnij aA pxqij bB 32232221 131211 x aaa aaa A 32232221 131211 x bbb bbb B ijij baBA Exemplo: Dadas as matrizes 13 5 110 52 yx yx BeA , calcular x e y para que A =B. Exercício: Determine x e y de modo que se tenha A=B. a) A= 23 12 y x , B= 13 122 x b) A= 32 1yx , B= 12 11 y Operações com Matrizes Adição Ao utilizarmos matrizes, surge naturalmente a necessidade de efetuarmos certas operações. Por exemplo, consideremos as tabelas: MatrizOposta De acordo com as informações dadas, faça: a) Escreva as matrizes A para o Rio de Janeiro e B para Belo Horizonte. b) A partir dessas duas matrizes podemos obter uma única matriz ,C, que corresponde a soma de A e B. População Economicamente Ativa (1000) do Rio de Janeiro Sexo Agosto de 2009 Setembro de 2009 Homens 2985 2988 Mulheres 2455 2426 População Economicamente Ativa (1000) de Belo Horizonte Sexo Agosto de 2009 Setembro de 2009 Homens 1366 1360 Mulheres 1207 1206 6 A soma de duas matrizes de mesmo tamanho A=(aij)mxn e B=(bij)mxn é definida como sendo a matriz mxn C=A+B Obtida somando-se os elementos correspondentes de A e B, ou seja, Cij=aij+bij Para i=1,..., m e j=1, ..., n.escrevemos também |A+b|ij=aij+bij. Dadas as matrizes 04 31 , 00 00 BA , calcule C= A+B. Dadas as matrizes 16 03 52 10 , 43 12 CeBA , calcule BA , B+C. Dada as matrizes A= 052 310 , B= 543 211 e C= 111 123 321 calcule: a) A+B b) B+A c) A+C d) C+A Matriz oposta Denomina-se matriz oposta de uma matriz A a matriz –A, cujos elementos são simétricos dos elementos correspondentes de A. A= 76 52 -A= 76 52 logo: A+(-A)= 76 52 + 76 52 = 00 00 Propriedades da adição de matrizes Dadas as matrizes A, B e C de mesma ordem, valem as seguintes propriedades para a adição: A= 24 32 B= 92 65 e C= 10 38 Propriedade associativa A+(B+C)=(A+B)+C é válida para qualquer que seja o tipo A, B, C do tipo mxn. Propriedade comutativa A+B=B+A Elemento neutro A+0=A nesse caso, 0 representa a matriz nula de mesma ordem de A. Elemento oposto A+(-A)=0 nesse caso, -A é a matriz oposta de A e 0 é a matriz nula de mesma ordem de A. Exercícios 1-Considere as seguintes matrizes 7 A= 92 65 , B= 693 543 081 , C= 12 43 , D= 3 2 1 , F= 270 102 321 a) Identifique a ordem de cada matriz b) Se for possível calcule: A+B; B+D; A+C; B+F; C+D; D+(-D); B+0 2- Determine, para cada item, os valores de x, y,z. a) 54 3 x + 52 31 y = 106 0z b) z y x + 1 y x = 3 2 3 Subtração Uma escola de idiomas possui duas unidades de estudos: Podemos obter uma única tabela que represente a diferença entre o número de alunos das duas unidades Dadas as matrizes A=(aij)mxn e B=(bij)mxn, a diferença entre elas, representada por A-B, é a matriz C=(cij)mxn, em que cij=aij- bij, com 1 i m e 1 j n. A diferença entre as matrizes A e B também pode ser obtida por meio da adição de A com a oposta de B, A-B= A+(-B). Matriz Transposta e Matriz Simétrica Dada uma matriz A do tipo mxn denominamos transposta de A (indicamos como At ou A’) a matriz do tipo nxm obtida trocando ordenadamente as linhas de A pelas colunas de A. Exemplos: A= 23 02 53 21 x , então sua transposta é At B= 32 975 864 x , então sua transposta é Bt Unidade 1 Turno Idioma inglês Francês Espanhol Matutino 21 18 15 Vespertino 15 9 8 Noturno 24 4 18 Unidade 2 Turno Idioma inglês Francês Espanhol Matutino 20 15 35 Vespertino 15 8 8 Noturno 24 4 18 8 C= 33 910 642 751 x , então sua transposta é C´ Propriedades da transposta: A=B At=Bt (At)t=A (k.A)t= k.At (k é número real) (A+B)t=At+Bt (A.B)t= Bt.At Uma matriz quadrada é denominada simétrica quando A= At .Podemos observar uma “reflexão” da parte superior com a parte inferior, tomando como referência a diagonal principal. Exemplo: 985 843 532 A 985 843 532 tA Exercício Dadas as matrizes 16 03 52 10 , 43 12 CeBA , calcule CBA t . Matriz anti-simétrica Quando A = - At dizemos que A é matriz anti-simétrica. Exemplo: 085 804 540 085 804 540 tAA Propriedades Quaisquer que sejam as matrizes A e B, ambas mxn, a matriz C, nxp e o número α, temos: I) (At)t=A II) (A+B)t=At+Bt III) (αA)t= α.At IV) (AC)t= At.Ct cuidado! Multiplicação Multiplicação por um número real (por Escalar) 9 Quando estamos trabalhando com matrizes, é usual chamarmos as quantidades numéricas de escalares. A menos de menção explícita em contrário, escalares são números reais. Na tabela abaixo temos as notas de três alunos em português e matemática no 1º bimestre. Suponha que o peso desse bimestre seja 3. Sejam a matriz A=(aij) de ordem mxn e um número real K. Ao multiplicarmos K pela matriz A, obtemos a matriz B=(bij) de ordem mxn, tal que B=K.A e bij=Kaij, com 1 i m e 1 j n Exercício: Dada a matriz A= 05 2 1 6 , vamos obter as matrizes 2A e - 4 3 A. Propriedades A multiplicação de um número real por matriz apresenta propriedades, onde r e s são números reais e A e B, matrizes de mesmo tipo. K(A + B)= KA+KB (k1 +k2)A=K1A+K2A 0.A=0, isto é, se multiplicarmos o número zero por qualquer matriz A, teremos a matriz nula. K1(K2A)=(K1K2)A Multiplicação de matriz por matriz Não é uma operação tão simples como as anteriores; não basta multiplicar os elementos correspondentes. Vejamos a seguinte situação. Durante a 1ª fase da Copa do Mundo de 1998 (França), o grupo do Brasil era formado também pela escócia, Marrocos e Noruega. Os resultados estão registrados abaixo em uma matriz A, de ordem 4 x 3. Então: 0 1 2 1 2 1 1 0 1 1 0 2 A A pontuação pode ser descrita pela matriz B, de ordem 3 x 1 Então: 0 1 3 B Terminada a 1ª fase a pontuação é obtida com o total de pontos feitos por cada país. Essa pontuação pode ser registrada numa matriz que é representada por AB (produto de A por B).Veja como é obtida a classificação: Álgebra Calculo A 3 6 B 7 5 C 9 4 País Vitória Empate Derrota Brasil 2 0 1 Escócia 0 1 2 Marrocos 1 1 1 Noruega 1 2 0 Número de Pontos Vitória 3 Empate 1 Derrota 0 10 : :cos : : Noruega Marro Escócia Brasil Um restaurante oferece três opções de refeiçõespara viagem; pequena, média e grande. Veja nas tabelas a quantidade de refeições vendida nesse restaurante durante dois dias e o preço de cada uma delas. Temos as matrizes: A= 184730 153521 B= 6 5 3 Para saber quanto esse restaurante arrecadou com a venda das refeições na sexta-feira e no sábado, efetuaremos os seguintes cálculos: Suponhamos que a seguinte tabela forneça as quantidades das vitaminas A, B e C obtidas em cada unidade dos alimentos I e II. Se ingerirmos 5 unidades do alimento I e 2 unidades do alimento II,quanto consumiremos de cada tipo de vitamina? Exemplos: 1-Um empresário oferece mensalmente alimentos a dois orfanatos. Para o 1º orfanato são doados 25 kg de arroz, 20 Kg de feijão, 30 kg de carne e 32 kg de batata. Para o 2º orfanato são doados 28 Kg de arroz, 24 Kg de feijão, 35 Kg de carne e 38 Kg de batata. O empresário faz a cotação de preços em dois supermercados. Veja a cotação atual em reais: Em qual supermercado será gasto menos? 2-Um laboratório fabrica , dentre outros, os remédios a e b. Para a produção de 7g do ingrediente y e 10g do ingrediente z. Com relação ao remédio b são necessários 2g de x, 4g de y e 5g de z. E para o remédio C precisamos de 5g de x, 1g de y e 6g de z. Dispondo esses dados em forma de tabela, temos: Admitamos que o consumo dos três remédios, nos meses de junho e julho seja: Junho: 80 unidades de a, 100 de b e 150 de c; Julho: 50 unidades de a, 120 de b e 90 de c. Dispondo esses dados em forma de tabela temos: Pequena Média Grande Sexta-feira 21 35 15 Sábado 30 47 18 Preço das refeições Pequena 3 Média 5 Grande 6 Note que, para existir o produto de uma linha por uma coluna, ambas devem ter o mesmo número de elementos Produto (1Kg) Supermercado 1 Supermercado 2 Arroz 2 2 Feijão 3 2,40 Carne 12 14 Batata 1,60 1,20 A B c X 3 2 5 Y 7 4 1 z 10 5 6 Junho Julho a 80 50 B 100 120 c 150 90 A B C Alimento I 4 3 0 Alimento II 5 0 1 11 Com base nesses dados, queremos saber: Quantos gramas de x, y e z precisamos para produzir o que será consumido em cada mês? 3-Dadas as matrizes A= 2221 1211 aa aa e B= 232221 311211 bbb bbb escreva genericamente a operação A.B. 4-Resolva a equação matricial: 95 75 22 13 dc ba 5-Sendo A= 21 41 e B= 28 414 , determine X de modo que A.X=B. Observações: 1) Para efetuar a multiplicação de duas matrizes sempre multiplicamos as linhas da 1ª matriz pelas colunas da 2ª. 2) Só definimos o produto de Ad.B se o número de colunas de A for igual ao número de linhas de B. 3) O número de linhas da matriz C é igual ao número de linhas de A e, o número de colunas de C é igual ao número de colunas de B Amxn Bnxp = Cmxp Responda, pensando na definição: a) Dada duas matrizes quaisquer, é sempre possível determinar seu produto? b) Pela definição, se A é uma matriz mxn e B é uma matriz nxp, existe o produto AB? Se existe, de que tipo é a matriz AB? c) Se A é uma matriz 2x3 e B é uma matriz 3x4, existe o produto A.B? Existindo o produto, de que tipo é a matriz AB? d) Dadas duas matrizes quadradas de ordem n, seu produto sempre existe? Se existir, de que tipo é a matriz produto? Exercícios: 1-Dada as matrizes: 12 01 A 10 12 B 20 02 C 10 01 D 2-Calcule: Devem ser iguais O número de colunas de A deve ser igual ao número de linhas de B para que seja possível realizar a multiplicação das matrizes. Se as matrizes são quadradas devem ter a mesma ordem. 12 a)A.B b)B.A c)A.C d)C.A e) A.I f)B.I g)C.I 3- Sejam as matrizes 11 11 A e 11 11 B , calcule A.B. Propriedades da multiplicação de matrizes Sendo A, B e C matrizes e K um número real, e admitindo-se que as operações abaixo sejam possíveis, são válidas as seguintes propriedades: A(BC)=(AB)C associativa A(B+C)=AB+AC distributiva à esquerda, em relação à adição (A +B)C=AC+BC distributiva à direita, em relação à adição (KA)B=A(KB)=K(AB) (AB)t=Bt.At Observações: 1) A multiplicação de matrizes não é comutativa. De modo geral, AB ≠BA. 2) Quando duas matrizes, A e B, são tais que AB=BA, dizemos que A e B comutam ou que são comutáveis. Por exemplo, A = 20 11 e B= 20 13 comutam pois: A.B= 40 13 e B.A= 40 13 3) O produto de duas matrizes não nulas pode ser uma matriz nula. 4) Por exemplo, se A= 01 01 e B= 11 00 , então A.B= 00 00 5) A lei do cancelamento não tem validade, ou seja, pode ocorrer A.B=A.C mesmo com A≠0 e B≠0. O produto de duas matrizes, tais que o número de colunas da primeira matriz é igual ao número de linhas da segunda, A = (aij)m×p e B = (bij)p×n e definido pela matriz m × n C = AB obtida da seguinte forma: cij = ai1b1j + ai2b2j + . . . + aipbpj, (1.1) para i = 1, . . . ,m e j = 1, . . . , n. Escrevemos também [AB]ij = ai1b1j + ai2b2j + . . . + aipbpj. A equação (1.1) está dizendo que o elemento i, j do produto é igual `a soma dos produtos dos elementos da i-´esima linha de A pelos elementos correspondentes da j-´esima coluna de B. 13 Cmn = Amp . Bpn A equação (1.1) pode ser escrita de forma compacta usando a notação de somatório. p k kjiKpjipjijiIJ babababaAB 1 2211 ... e dizemos “somatório de k variando de 1 a p de aikbkj”. O símbolo p k 1 significa que estamos fazendo uma soma em que o índice k está variando de K=1 até k=p. Sejam A=(aij)mxn e B=(bij)mxn. Faça: a) Suponhamos que seja possível realizar a multiplicação de A por B, sendo assim, qual seria a ordem da matriz C? b) Sendo a A3x2 e B 2x1: é possível realizar a multiplicação entre elas? Caso positivo, qual é a da resultante de A.B? Escreva algebricamente os elementos dessa matriz. Elemento Neutro da multiplicação O elemento neutro da multiplicação de matrizes é a matriz identidade (I). Exercício: 1-Qual é o valor de c23 na multiplicação das matrizes abaixo? 21 44 25 21 2252 4515 = 44434241 34333231 24232221 14131211 cccc cccc cccc cccc Matriz inversa ou não singular de uma matriz dada Qual é o inverso de 3? É o número 3 1 . E o inverso do número 4 5 ? É o número 5 4 . Observe que 3. 3 1 = 3 1 .3=1 4 5 . 5 4 = 5 4 . 4 5 =1 14 De modo geral, o inverso de um número real a, a≠0, é o número a 1 , que também é indicado como a-1 . Assim, temos: a.a1= a-1.a=1 Vamos usar um raciocínio análogo para verificar essa propriedade no caso de matrizes quadradas de mesma ordem. Se existeuma matriz B, quadrada de ordem n, tal que A. B=B.A=In, dizemos que a matriz B é a matriz inversa de A. Costumamos indicar a matriz inversa por A-1 . Assim, B=A-1. Portanto, A.A-1=A-1.A=In A matriz I é a matriz identidade da mesma ordem que as matrizes A e A-1. Se a matriz quadrada A é invertível, então a sua inversa é única. Quando uma matriz quadrada não possui inversa, dizemos que ela é uma matriz singular ou não inversível. *A inversa existe se suas linhas e colunas são linearmente independentes. Observações: 1) Uma matriz nula não admite inversa. 2) Toda matriz unidade (matriz identidade) é inversível e igual à sua inversa (In=In -1). Propriedades Se A e B são matrizes quadradas de mesma ordem e inversíveis, são válidas as seguintes propriedades: Uma matriz triangular é inversível, se e somente se seus elementos na diagonal principal são todos não-nulos. A inversa de uma matriz triangular inferior é uma matriz triangular inferior. A inversa de uma matriz triangular superior é uma matriz triangular superior. (A-1)-1=A (uma matriz inversível é igual à inversa de sua inversa). (A-1)t=(At)-1 ( a transposta da inversa é igual à inversa da transposta). (AB)-1=B-1.A-1 (observe a ordem) ........)( 11111 fatores n nn AAAAAA Se A é uma matriz simétrica inversível, então A-1 é simétrica. AA inversa de uma matriz se existir é única. Se A é uma matriz inversível, então A. At e At.A são também inversível Exemplo: 1-Verifique se existe e, em caso afirmativo, determine a matriz inversa de A, se possível: a) 32 85 . b) 11 13 c) 12 36 2-Verifique se a matriz A= 32 11 é invertível e a matriz A-1= 12 13 é a sua inversa. 3-Determine as inversas das matrizes 51 42 e 42 21 . 4- Seja A= 21 74 , calcule: a)A³ b)A-³ c)A²-2.A+I, onde I é a matriz identidade. Exercícios 1- Determine a inversa das matrizes: 15 a)D= 00 21 b) B= 021 131 001 c) 01 43 A 2- Sendo A= 13 12 e B= 62 52 , calcule: a) A Bt b)(AB)t c)AtBt d) BtAt e)B.A 3- Sendo A= 201 132 , obtenha A. At 4-Dadas as matrizes: G= 1 0 2 2 1 3 1 0 3 e K = 3 0 2 9 1 7 1 0 1 Determine: a)A = G + K b)B = G – K c)C = 4 K – 3 G d)D = G . K e) Verifique se G é a matriz inversa de K para que seja verdade o produto de G . K = I3. Equações matriciais do tipo AX = B ou XA = B, para A inversível. Seja A uma matriz tal que exista A-1. Sabendo que AX = B, vamos demonstrar que X = A-1B. BAX BAIX BAXAA BAAXA BAX 1 1 11 11 O mesmo também é válido para 1 BAXBXA 1) Sabendo que 13 52 01 01 BeA 16 a) verifique se 11 01 1A b) determine X tal que AX = B Exercícios 1- Escreva a matriz correspondente à tabela de notas de três alunos: Matemática Física Química Ana 6 4 5 Antônio 5 7 5 Beatriz 5 6 7 2- Para controlar a alimentação, de uma pessoa fez uma pesquisa sobre a quantidade de energia e de proteínas presentes em 100 gramas de alguns tipos de carne.Constatou que o filé de frango grelhado tem 159 Kcal de energia e 32 g de proteína; a sardinha assada tem 164 Kcal e 32,2 g de proteína; e o contrafilé grelhado tem 278 Kcal e 32,4 g de proteína. a) Organize esses dados em uma tabela. b) Escreva a matriz correspondente a essa tabela. c) Qual é o tipo dessa matriz 3- Uma rede comercial é formada por cinco lojas, numeradas de 1 a 5. A tabela abaixo mostra o faturamento, em real, de cada loja nos quatro primeiros dias de janeiro: Cada elemento aij da matriz é o faturamento da loja i no dia j. a)Qual foi o faturamento da loja 3 no dia 2? b) Qual foi o faturamento dessa rede de lojas no dia 3? c) Qual foi o faturamento da loja 1 nos quatro dias? 4- A temperatura corporal de um paciente foi medida, em graus Celsius, três vezes ao dia, durante 5 dias. Cada elemento aij da matriz a seguir corresponde à temperatura obtida no instante i do dia j. Determine: a)O instante e o dia em que o paciente apresentou a maior temperatura. b) a temperatura média do paciente no 3º dia de observação. 5- Identifique o tipo ou a ordem das seguintes matrizes: a) A= 51 64 b) B= 6 5 2 1 c) C= 100 3110 145 262 031 6- a) Dentre as matrizes do exercício anterior, qual é a matriz coluna? b) Identifique quais são os elementos C32, B21, A22. 1950204020201800 2680230024202500 3050270028003010 1680174018201500 1950180020301950 2,39371,367,355,35 4,405,402,37371,36 36386,384,366,35 17 7- Construa a matriz real quadrada A de ordem 3, definida por: jij ji aij se 1i se 2 2 ji 8- Escreva os elementos da matriz A = (aij) de ordem 3, definida por jise jise a ji ij ,0 ,1 9- Escreva os elementos da matriz A = (aij)4x2 , definida por jiseji jiseji aij , , 10- Sejam ca Be a A b 3 3 2 92 81 1 log27 16 1 calcule a, b e c para que A=B. 11- ) Determine x e y, sabendo que 16 7 3 32 yx yx 12- Determine a, b, x e y, sabendo que 70 13 2 2 bayx bayx 13- 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) 14- Seja C=(cij)3x3 a soma das matrizes A=(aij)3x3 e B=(bij)3x3 tais que aij=i²+j² e bij=2ij 15- Seja C=(cij)2x3 a soma das matrizes A= 543 210 e B= 11109 876 . Calcule a soma c21+c22+c23. 16- Determine x ey de modo que se tenha: 110 15 22 11 2 ² 4 3 22 3 xy xy xy xy 17- Sabendo que A= 1 0 1 e B= 0 1 2 , resolva o sistema BAyx BAyx 23 2 18- Suponha que A, B e C são matrizes dos tamanhos A3x4, B4x7, C7x3 Determine os tamanhos das matrizes definidas pelos produtos: a) A.B b) B.C c) A.C d)C.B e)B.A 19- Calcular os seguintes produtos, quando for possível: a) 32 74 01 10 b) 3 2 1 2113 c) 741 251 03 32 11 d) 11 13 12 11 1732 0511 e) 43 22 11 154 321 f) 430 022 110 021 100 740 18 g) 3 2 1 154 321 20- Calcular o produto ABC, sendo dadas: A= 15 20 , B= 123 111 e C= 12 01 13 21- Dadas as matrizes A= 31 21 e B= 01 11 , calcule (A+B)², e A²+2(AB)+B². 22- Dadas as matrizes 30 21 A e 02 31 B . Calcule: a) A² b) A³ c) A²B d) A² + 3B 23- É valida a igualdade (A+B)(A-B)=A²-B² quando A= 45 32 e B= 21 21 ? 24- Resolva as equações matriciais: a) 1 2 10 21 y x b) x. 32 01 = 30 62 C) 111 032 010 . X= 0 5 5 25- Dada as matrizes z xBeyA 84 13 560 215 36 420 , calcule x, y e z para que B = At. 26-Dadas as matrizes 13 21 A e 34 12 B , calcule AB + tB 27- Dada a matriz 22xij aA , tal que se se 2 ji jcos ji isen aij , determine: a) tA b) A² c) 1A 28-Para um batalhão do exército resolveu codificar suas mensagens através da multiplicação de matrizes. Primeiramente associa as letras do alfabeto aos números, segundo a correspondência abaixo considerada: A B C D E F G H I H 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 L M N O P Q R S T U 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 V W X Y Z 21 22 23 24 25 Desta forma, supondo-se que o batalhão em questão deseja enviar a mensagem “PAZ”, pode-se tomar uma matriz 2x2, da forma: 19 Z AP ,a qual, usando-se a tabela acima, será dada por : M= 025 115 . Tomando-se a matriz-chave C como o código, isto é: C= 21 32 , transmite-se a mensagem “PAZ” através da multiplicação das matrizes M e C, ou seja: M.C= 025 115 . 21 32 = 7550 4731 ou através da cadeia de números 31 47 50 75. Desta forma utilizando-se a mesma matriz chave C, a decodificação da mensagem 51 81 9 14 será compreendida pelo batalhão como a transmissão da palavra: a) LUTE c) AMOR e) FUGA b) FOGO d) VIDA 29-Lembrando que, a notação de somatório é utilizado quando temos a multiplicação de duas matrizes e desejamos saber um elemento específico sem a necessidade de realizar a operação. Imagine uma matriz gigantesca com outra também nas mesmas proporções, seria muito trabalhoso. A=(aij) mxn e B= (bij)nxp A.B=(cij)mxp onde njinjiji n K kjikij babababac ....... 2211 1 Observem que k varia de 1 até n Dadas as matrizes abaixo, encontre os elementos solicitados se possível utilizando a notação de somatório, escreva ela genericamente depois o valor do elemento: 35 24 12 A , 40 11 B , 103 102 C , 12 D , 1H , 113 654 321 L a) E=A.B, encontre os elementos E22, E31. b) F=B.B, encontre os elementos F11, F12 c) G=D.C, encontre os elementos G12 e G13 d) M= H.D , encontre os elementos M11 e M12 e) N=L.L, encontre os elementos N23, N32, N12. 30-Dadas as matrizes do exercício 29. Verifique se é possível realizar as seguintes operações: a) A² b) B² c) C² d) D² e)H² f) L² O que você observou? 20 Respostas: 1- 765 575 546 2- a) b) 4,32278 2,32164 32159 c) Matriz do tipo 3x2 3- a 2800 b) 10580 c) 7730 4 a) no instante i=2 j=4 e temperatura igual a 40,5 b)37,3 5- a) 2x2 b)3x1 c)5x3 6- a) B b)4, 5, 5 7- 789 3234 1681 8- 011 101 110 9- 2 1 4 3 3 2 1 2 10- a = - 3 , b =- 4, c = - 4 11- x = 5 e y = -1 12- x = 1 , y = 2 , a = 2 e b = -5 13- a) 65-7 3-11 232 b) 78-11 5-3-0 551- c) 9-10-14- 612- 4-6-1- 14- A= 181310 1385 1052 B= 18126 1284 642 C= 362516 25169 1694 15- 12+14+16=42 Tipo de carne Energia (Kcal) proteína Filé de frango grelhado 159 32 Sardinha assada 164 32,2 Contra-filé grelhado 278 32,4 21 16-y=2 x=-1 ou x=-3 17-x= 2 5 2 3 2 1 y= 2 1 2 1 2 1 18- a) 3x7 b)4x3 c)não é possível realizar a multiplicação d) não é possível realizar a multiplicação d)não é possível realizar a multiplicação 19- a) ( ) b) ( ) c) ( ) d) ( ) e) ( ) f) ( ) g)Não é possível realizar a multiplicação. 20-( ) 21-(A+B)²= ( ) A²+2.AB+B²= 39 118 22- a) 90 8-1 b) 270 26-1 c) 018 3-15 d) 96 17-4 23-não, pois: (A+B).(A-B)= ( ). ( )=( ) A²-B²=( ) (( ))=( ) 24-a) x=0, y=1 b)X=( ) c) ( ) 25-x = 2 , y = 8 e z = 2 26- 39 118 27- a) 01 11 b) 11 10 c) 11 10 28-d 29- a) 4.. 22221221 2 1 22 bababaE K kjik 5.. 21321131 2 1 31 bababaE K kjik 22 b) 1.. 21121111 2 1 11 bbbbbbF K kjik 5.. 22121211 2 1 12 bbbbbbF K kjikc) 0.. 22121211 2 1 12 cdcdcdG K kjik 1.. 23121311 2 1 13 cdcdcdG K kjik d) 2. 1111 1 1 11 dhdhM K kjik 1. 1211 1 1 12 dhdhM K kjik e) 48... 322323221321 3 1 23 llllllllN K kjik 12... 323322321231 3 1 32 llllllllN K kjik 15... 321322121211 3 1 12 llllllllN K kjik 30- a) não é possível b) 160 51 c) não é possível d) não é possível e)1 f) ( ) 23
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