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Departamento de Ciências Exatas e Aplicadas - ICEA/UFOP - Monlevade Prof. Marcos Goulart Lima 1.Sistema de equações lineares e matrizes 1.6 Matrizes particionadas 1.5 Encontrando A−1 Sabendo que a inversa é única podemos escrever B = A−1. Exercícios: Verifique que: 1) Se A = [ a b c d ] e ad − bc 6= 0 então A−1 = 1ad−bc [ d −b −c a ] 2) Se A e B são invertíveis então (AB)−1 = B−1.A−1. Departamento de Ciências Exatas e Aplicadas - ICEA/UFOP - Monlevade Prof. Marcos Goulart Lima 1.Sistema de equações lineares e matrizes 1.6 Matrizes particionadas 1.5 Encontrando A−1 Potências de uma matriz Definição: A0 = I An = A.A.A...A︸ ︷︷ ︸ n vezes A−n = A−1.A−1.A−1...A−1︸ ︷︷ ︸ n vezes Ar+s = Ar + As Ars = (Ar )s Departamento de Ciências Exatas e Aplicadas - ICEA/UFOP - Monlevade Prof. Marcos Goulart Lima 1.Sistema de equações lineares e matrizes 1.6 Matrizes particionadas 1.5 Encontrando A−1 Teorema: Se A é invertível então: a) A−1 é invertível e (A−1)−1 = A. b) An é invertível e (An)−1 = (A−1)n. c) Seja k 6= 0, então ka é invertível e (kA)−1 = 1k (A−1). Exemplo: Calcular In, [ 1 2 1 0 ]2 , [ 1 2 1 0 ]3 . Departamento de Ciências Exatas e Aplicadas - ICEA/UFOP - Monlevade Prof. Marcos Goulart Lima 1.Sistema de equações lineares e matrizes 1.6 Matrizes particionadas 1.5 Encontrando A−1 Expressões polinomiais envolvendo matrizes Se A é uma matriz quadrada e p(x) = a0 +a1x1 +a2x2 + ...+anxn é um polinômio qualquer, então definimos p(A) = a0I + a1A+ a2A2 + ...+ anAn. Exemplo: Se p(x) = x2 + 1 e A = [ 1 3 1 0 ] . Calcule p(A). Teorema: Sejam A,B matrizes e k um número real. Se os tamanhos das matrizes são tais que as operações indicadas podem ser efetuadas, então: a) (AT )T = A b) (A± B)T = AT ± BT c) (kA)T = kAT d) (AB)T = BTAT . Departamento de Ciências Exatas e Aplicadas - ICEA/UFOP - Monlevade Prof. Marcos Goulart Lima 1.Sistema de equações lineares e matrizes 1.6 Matrizes particionadas 1.5 Encontrando A−1 Teorema: Se A é uma matriz invertível, então AT também é invertível e (AT )−1 = (A−1)T . Exemplo: Seja A = [ 1 2 4 0 ] . Calcule A−1, AT e (AT )−1. Departamento de Ciências Exatas e Aplicadas - ICEA/UFOP - Monlevade Prof. Marcos Goulart Lima 1.Sistema de equações lineares e matrizes 1.6 Matrizes particionadas 1.5 Encontrando A−1 Encontrando A−1 Relembre as operações elementares. Definição: Uma matriz nxn que pode ser obtida de In executando uma única operação elementar sobre linhas é chamada de matriz elementar. Exemplos: Quais são as operações elementares efetuadas nas matrizes identidade abaixo? [ 1 0 0 −1 ] , 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 , 1 0 0 0 0 6 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 , 1 0 30 1 0 0 0 1 . Departamento de Ciências Exatas e Aplicadas - ICEA/UFOP - Monlevade Prof. Marcos Goulart Lima 1.Sistema de equações lineares e matrizes 1.6 Matrizes particionadas 1.5 Encontrando A−1 Teorema: Se a matriz elementar E resulta de efetuar uma certa operação elementar em Im e se A é uma matriz m × n, então o produto EA é a matriz uqe resulta quando esta mesma operação sobre linhas é efetuada em A Exemplo: Seja A = 1 0 12 2 2 3 1 0 . Encontre a matriz elementar correspondente a cada operação em A. Em seguida efetue a multiplicação para verificar se a matriz elementar encontrada está correta. a) Multiplicar a segunda linha de A por 1/2. b) trocar a primeira linha de A com a terceira. c) Trocar a primeira linha de A por ela mais (-1/2) multip´licado pela segunda (L1 + (−1/2)L2). Departamento de Ciências Exatas e Aplicadas - ICEA/UFOP - Monlevade Prof. Marcos Goulart Lima 1.Sistema de equações lineares e matrizes 1.6 Matrizes particionadas 1.5 Encontrando A−1 Exercícios(casa): Encontre a matriz escalonada de A = [ 1 2 3 2 2 1 ] através do produto de matrizes elementares. Exercícios(casa): Encontre a matriz escalonada de A = 1 2 8 1 2 2 1 4 1 2 2 1 2 2 2 1 através do produto de matrizes elementares. Departamento de Ciências Exatas e Aplicadas - ICEA/UFOP - Monlevade Prof. Marcos Goulart Lima 1.Sistema de equações lineares e matrizes 1.6 Matrizes particionadas 1.5 Encontrando A−1 Teorema: toda matriz elementar é invertível e sua inversa também é uma matriz elementar. Teorema: Se Anxn é uma matriz então são equivalentes: a) A é invertível b) Ax = 0 tem somente a solução trivial c) A forma escalonada reduzida por linhas de A é In d) A pode ser expressa como produto de matrizes elementares. Exercício: Ler demonstração desse teorema no livro. Um método para inverter matrizes 1.Sistema de equações lineares e matrizes 1.6 Matrizes particionadas 1.5 Encontrando A-1
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