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Livro do Professor Saymon Michel Sanches Volume 5 Livro de atividades Matemática ©Editora Positivo Ltda., 2017 Proibida a reprodução total ou parcial desta obra, por qualquer meio, sem autorização da Editora. Dados Internacionais para Catalogação na Publicação (CIP) (Maria Teresa A. Gonzati / CRB 9-1584 / Curitiba, PR, Brasil) S211 Sanches, Saymon Michel. Matemática : livro de atividades : livro do professor / Saymon Michel Sanches. – Curitiba : Positivo, 2017. v. 5 : il. ISBN 978-85-467-1502-2 1. Ensino médio. 2. Matemática – Estudo e ensino. I. Título. CDD 373.33 ©iStockphoto.com/ demiren ©Editora Positivo Ltda., 2017 Proibida a reprodução total ou parcial desta obra, por qualquer meio, sem autorização da Editora. Dados Internacionais para Catalogaçã (Maria Teresa A. Gonzati / CRB 9-1584 S211 Sanches, Saymon Michel. Matemática : livro de atividades Michel Sanches. – Curitiba : Positivo v. 5 : il. ISBN 978-85-467-1502-2 1. Ensino médio. 2. Matemática – Estudo e ensino. I. Título. CDD 373.33 o, 2017. ã 4 o Volume 5 Livro de atividades Matemática ©Editora Positivo Ltda., 2017 Proibida a reprodução total ou parcial desta obra, por qualquer meio, sem autorização da Editora. Dados Internacionais para Catalogação na Publicação (CIP) (Maria Teresa A. Gonzati / CRB 9-1584 / Curitiba, PR, Brasil) S211 Sanches, Saymon Michel. Matemática : livro de atividades : livro do professor / Saymon Michel Sanches. – Curitiba : Positivo, 2017. v. 5 : il. ISBN 978-85-467-1502-2 1. Ensino médio. 2. Matemática – Estudo e ensino. I. Título. CDD 373.33 Matrizes e determinantes 01 Conceito de matriz Uma matriz do tipo m × n (lê-se “m por n”) tem m linhas e n colunas. Essa notação é ordenada; sempre nos referimos primeiro ao número de linhas e, em seguida, ao de colunas. • Matriz transposta de uma matriz A do tipo m × n é a matriz n × m em que as linhas são ordenadamente iguais às colunas da matriz A. Indicamos por At. • Matriz simétrica é a que apresenta elementos iguais nas posições simétricas em relação à diagonal principal, ou seja, aij = aji. • Igualdade de matrizes: duas matrizes são iguais quando forem do mesmo tipo e todos os elementos correspondentes forem iguais. Operações com matrizes Adição e subtração de matrizes Dadas duas matrizes A aij m n= ×[ ] e B bij m n= ×[ ] , a soma A + B é a matriz C cij m n= ×[ ] tal que c a bij ij ij= + . Dadas duas matrizes A aij m n= ×[ ] e B bij m n= ×[ ] , a diferença A – B é a matriz C cij m n= ×[ ] obtida pela soma da matriz A com a matriz oposta de B. Para obter a oposta de uma matriz, basta trocar o sinal de cada um dos seus elementos. Multiplicação de um número real por uma matriz Dada uma matriz A = [aij]m × n e um número real k, a matriz k ⋅ A é obtida pelo produto de todos os elementos da matriz A por k. Multiplicação de matrizes Dadas as matrizes A aij m n= ×[ ] e B bij n p= ×[ ] , o produto A ⋅ B é a matriz C cij m p= ×[ ] , em que cada elemento cij é obtido multiplicando-se ordenadamente os elementos da linha i da matriz A pelos elementos da coluna j da matriz B e somando-se os produtos obtidos. Simbolicamente, podemos escrever que: c a b a b a bij i j i j in nj= ⋅ + ⋅ + + ⋅1 1 2 2 Matriz inversa Seja A uma matriz quadrada de ordem n. Quando existir uma matriz B de ordem n tal que A ⋅ B = In e B ⋅ A = In, dizemos que B é a matriz inversa de A. Indicamos a matriz inversa de A por A–1. 2 Volume 5 Determinante de uma matriz Chamamos de determinante de uma matriz quadrada um número a ela associado, obtido por meio de determinadas regras. Indicamos o determinante da matriz A por det A. • Toda matriz quadrada tem um único determinante. • Existe um dispositivo prático para calcular o determinante de uma matriz de ordem 3 denominado Regra de Sarrus. Teorema de Laplace O determinante de uma matriz quadrada de ordem n 2 é a soma dos produtos dos elementos de uma fila (linha ou coluna) qualquer pelos respectivos cofatores. • O cofator do elemento aij é o produto de (–1) i + j pelo determinante da matriz obtida ao eliminarmos a linha i e a coluna j. Propriedades dos determinantes Lembre-se de que só faz sentido tratar de determinantes para matrizes quadradas. 1. Se todos os elementos de uma fila da matriz A forem nulos, det A = 0. 2. Se duas filas paralelas da matriz A forem iguais ou proporcionais, det A = 0. 3. Os determinantes de uma matriz quadrada A e de sua transposta At são iguais. 4. Se multiplicarmos uma fila da matriz A por um número real k, o determinante da matriz B obtida será igual ao produto do determinante de A por k, ou seja, det B = k · det A. 5. Se trocarmos entre si duas filas paralelas de uma matriz A, o determinante da matriz B obtida será igual ao oposto do determinante da matriz A, ou seja, det B = –det A. 6. Teorema de Jacobi: se, em uma matriz A, uma fila for substituída pela adição dela com outra fila paralela, previamente multiplicada por uma constante, o determinante da matriz B obtida será igual ao determinante de A. 7. Teorema de Binet: se A e B são matrizes de mesma ordem, então det(A · B) = det A · det B. 8. Se uma matriz A é invertível, então det det A A − =1 1 . Atividades Conceito de matriz 1. (IFG – GO) O fato de uma loja i atender ou não a uma cidade j é representado por 1 ou 0, respectivamente, formal- mente representado por: ⎧= ⎨ ⎩ ij 1, se a loja atende a cidade a 0, se a loja não atende a cidade i j i j Assim, essa situação no caso de três lojas e quatro cidades pode ser descrita através de 12 valores, supondo que esta relação de atendimento ou não seja descrita pela matriz A = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 Matemática 3 A partir dos elementos dessa matriz, é correto afirmar que a) a cidade 3 é atendida por três lojas. b) a loja 3 não atende à cidade 2. c) todas as cidades são atendidas pelo menos por duas lojas. X d) a loja 2 é a que atende a mais cidades. e) as lojas 1 e 3 atendem às mesmas cidades. De acordo com o enunciado, 1 indica que a loja i aten- de a cidade j, e 0 indica que a loja i não atende a cidade j. Portanto: – a loja 1 atende as cidades 1 e 3; – a loja 2 atende as cidades 1, 3 e 4; – a loja 3 atende as cidades 2 e 4. Assim, a alternativa correta é a letra d. 2. Em uma grande cidade, para estudar o nível de ruído a que estavam expostos os habitantes, a prefeitura rea- lizou quatro medições diárias durante cinco dias em um cruzamento de grande movimento. Cada elemento aij da matriz a seguir representa o nível de ruído, em decibels (dB), registrado na medição i do dia j. 45 62 68 44 63 51 49 72 48 68 39 52 71 52 62 51 45 63 40 69 ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ De acordo com a Organização Mundial de Saúde (OMS), 50 dB é o nível máximo recomendável à exposição do ouvido humano. Com as informações apresentadas, determine: a) em qual medição e dia o nível de ruído registrado foi o mais alto; Na segunda medição do terceiro dia. b) em qual medição e dia o nível de ruído registrado foi o mais baixo; Na terceira medição do primeiro dia. c) o nível médio de ruídos registrados no quarto dia; 44 48 52 0 4 184 4 46 + + + = =4 Assim, o nível médio de ruídos registrados no quarto dia foi de 46 dB. Incorreto. É atendida por duas lojas. Incorreto. A cidade 2 é atendida pela loja 3. Incorreto. A cidade 2 só é atendida pela loja 3. Incorreto. As duas lojas atendem cidades diferentes. d) em quantas medições o nível de ruído registrado fi- cou acima do máximo recomendável pela OMS. Em 13 medições. 3. Escreva a matriz B = bij x ⎡⎣ ⎤⎦3 4 definida por b i jij = −3 . j⎣ ⎦3 4x j b b b b b b b b b b b b 11 12 13 14 21 22 23 24 31 32 33 34 3 1 1 3 1 2 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = = ⋅ − ⋅ − 33 1 3 3 1 4 3 2 1 3 2 2 3 2 3 3 2 4 3 3 1 3 3 2 3 3 3 3 3 4 ⋅ − ⋅ − ⋅ − ⋅ − ⋅ − ⋅ − ⋅ − ⋅ − ⋅ − ⋅ − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥⎥ ⎥ ⎥ = = −⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 2 1 0 1 5 4 3 2 8 7 6 5 4. Calcule a soma dos elementos da matriz C= cij x ⎡⎣ ⎤⎦3 3 na qual c i j se i jij = + = − ≠ ⎧ ⎨ ⎩ 2 3 , , i j se i j . c c c c c c c c c 11 12 13 21 22 23 31 32 33 1 2 1 3 1 2 3 1 3 3 2 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ = + ⋅ ⋅ − ⋅ − ⋅ −− + ⋅ ⋅ − ⋅ − ⋅ − + ⋅ ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 1 2 2 2 3 2 3 3 3 1 3 3 2 3 2 3 3 1 0 5 6 3 8 7 9 5. Com relação à matriz A = aij x ⎡⎣ ⎤⎦3 3 definida por a i se j se ij = < ≥ ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 2 2 , , i j i j , avalie os itens a seguir, escrevendo V se a afirmação for verdadeira e F se for falsa. a) ( V ) A matriz A é simétrica. b) ( F ) O traço da matriz é igual a 36. c) ( F ) A soma dos elementos da diagonal secundária da matriz é igual à soma dos elementos da dia- gonal principal. d) ( V ) O produto dos elementos da segunda linha da matriz é igual a 16. e) ( V ) O valor da soma a a a11 23 31 é igual a 6. a a a a a a a a a 11 12 13 21 22 23 31 32 33 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 2 2 1 2 3 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎡ ⎣ = ⎢⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 1 1 1 1 4 4 1 4 9 O traço da matriz é 1 + 4 + 9 = 14. 4 Volume 5 6. Seja a matriz M = mij x ⎡⎣ ⎤⎦8 8, em que m i j se i j seij = + ≤ > ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 2 2, , i j i j , determine o valor de m m m m 45 34 88 74 + ⋅ . m45 2 4 5 8 25 33 2= ⋅ + = + = m34 22 3 4 6 16 22= ⋅ + = + = m88 22 8 8 16 64 80= ⋅ + = + = m74 7 4 m m m m 45 34 88 74 33 22 80 7 4 55 140 11 28 + ⋅ = + ⋅ = = 7. Sabe-se que a matriz A = aij x ⎡⎣ ⎤⎦3 3 é definida por a i j se i j i se i j j se i j ij = + < = > ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ , , , . Determine At . ⎩ A a a a a a a a a a = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = + + + ⎡ ⎣ ⎢ 11 12 13 21 22 23 31 32 33 1 1 2 1 3 1 2 2 3 1 2 3 ⎢⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 1 3 4 1 2 5 1 2 3 At = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 1 1 3 2 2 4 5 3 1 8. Uma matriz é dita antissimétrica quando for igual ao oposto da sua transposta, ou seja, uma matriz A é an- tissimétrica somente se A At= − . Determine os valores desconhecidos da matriz abaixo, sabendo que ela é antissimétrica. P x y x y z= + + − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 0 2 3 0 5 3 0 Como a matriz é antissimétrica, temos que P Pt= − , então: 0 2 3 0 5 3 0 0 3 5 2 0 3 0 0 2 x y x y z x x y y z + + − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = − + − + − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⇒ ⇒ xx y x y z x x y y z + + − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = − − − − − − − + ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 3 0 5 3 0 0 3 5 2 0 3 0 Assim: 2 = –x – 3 ⇒ x = –3 – 2 ⇒ x = –5 x + y = 5 ⇒ –5 + y = 5 ⇒ y = 10 y – z = –3 ⇒ 10 – z = –3 ⇒ –z = –13 ⇒ z = 13 9. Calcule os valores desconhecidos para que as igualda- des abaixo sejam verdadeiras. a) p p q+⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ = ⎛ ⎝ ⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟ 5 8 3 2 2 3 2 3 p + 5 = 2p ⇒ p = 5 q3 = 8 ⇒ q = 2 b) m n t m n t − − + ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = − −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 3 2 3 2 9 21 362 Da igualdade, temos: m n m n − = − + = ⎧ ⎨ ⎩ 2 2 3 21 Multiplicando a primeira equação por 3 e somando com a segunda, temos: 3 3 6 2 3 21 5 15 3 m n m n m m − = − + = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ = = Agora, substituindo o valor de m na primeira equação, temos: m – n = –2 ⇒ 3 – n = –2 ⇒ –n = –5 ⇒ n = 5 t t t t t t − = − = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ = = ± − = − = − 3 9 36 36 6 3 9 6 2 Cuidado em relação ao valor obtido para t: para a primeira equação, o valor 6 não é válido, pois t – 3 = –9, então t = –6. Portanto, m = 3, n = 5 e t = –6. 10. Dadas as matrizes A = − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 1 3 2 2 e B a b a b = − + − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 1 2 , determine os valores de a e b de modo que A Bt . Do enunciado, temos que A Bt, então: 1 3 2 2 1 2− − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = + − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ a b a b Da igualdade, temos: a b a b a a + = − = − ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ = = 3 2 1 2 2 1 a + b = 3 1 2 3 5 2 + = ⇒ =b b Matemática 5 11. Determine os valores de a, b e c de modo que a matriz A seja simétrica. A a b c = ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 1 1 3 1 125 13 Como a matriz é simétrica, temos que A At, então: 1 1 3 1 125 1 1 1 1 3 125 13 3a b c a b c ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ a = 1 b = 3 c 3 125 ⇒ c = 5 12. (UDESC) Dada a matriz A = − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 1 2 2 2 1 2 1 2 1 , então a soma dos elementos da primeira linha da matriz At é: a) –1 b) 5 c) 2 d) 3 X e) 4 A 2 t = − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 1 1 2 1 2 2 2 1 Assim, a soma dos elementos da primeira linha da matriz transposta de A é 1 + 2 + 1 = 4. 13. (UNESP – SP) Considere três lojas, L1 , L2 e L3 , e três tipos de produtos, P1 , P2 e P3 . A matriz a seguir des- creve a quantidade de cada produto vendido por cada loja na primeira semana de dezembro. Cada elemento aij da matriz indica a quantidade do produto Pi vendido pela loja L j , i, j = 1, 2, 3. L L L1 2 3 P P P 1 2 3 30 19 20 15 10 8 12 16 11 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ Analisando a matriz, podemos afirmar que a) a quantidade de produtos do tipo P2 vendidos pela loja L2 é 11. b) a quantidade de produtos do tipo P1 vendidos pela loja L3 é 30. c) a soma das quantidades de produtos do tipo P3 ven- didos pelas três lojas é 40. d) a soma das quantidades de produtos do tipo Pi ven- didos pelas lojas Lj, j = 1, 2, 3, é 52. X e) a soma das quantidades dos produtos dos tipos P1 e P2 vendidos pela loja L1 é 45. 2 1 a) Essa quantidade é 10. b) Essa quantidade é 20. c) Essa quantidade é 12 + 16 + 11 = 39. d) Essa quantidade é 30 + 19 + 20 + 15 + 10 + 8 + 12 + 16 + 11 = 141. e) 30 + 15 = 45 Operações com matrizes 14. Sejam as matrizes A = −⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 2 1 3 4 2 0 , B = − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 2 7 0 8 1 5 , C = −⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 0 4 2 6 2 8 e D = − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 3 12 6 6 0 9 . Determine a ma- triz resultante para cada uma das operações a seguir. a) A + 2D 2 1 3 4 2 0 2 3 12 6 6 0 9 2 1 3 4 2 0 −⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ + ⋅ − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = −⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ + −− − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = = − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 6 24 12 12 0 18 4 23 15 8 2 18 b) 3B – 4C 3 2 7 0 8 1 5 4 0 4 2 6 2 8 6 21 0 24 3 15 0 16 8 ⋅ − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ − ⋅ −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = = − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ + − −224 8 32 6 5 8 0 11 17− − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ c) A C Dt+ − 2 4 3 2 3 2 1 3 4 2 0 0 4 2 6 2 8 2 4 3 12 6 6 0 9 −⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ + −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ − ⋅ − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ t ⎥⎥ ⎥ ⎥ = 3 = −⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ + − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ 2 1 3 4 2 0 0 6 4 2 2 8 2 12 48 24 24 0 36 ⎥⎥ ⎥ ⎥ = = −⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ + − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ + − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ 3 2 1 3 4 2 0 0 3 2 1 1 4 4 16 8 8 0 12⎢⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 6 14 3 13 1 8 6 Volume 5 d) 1 2 1 3 A B Ct − +⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 1 2 2 1 3 4 2 0 1 3 2 7 0 8 1 5 0 4 2 6 2 8 ⋅ −⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ − ⋅ − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ + −⎡ t ⎣⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ = = ⋅ − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ − ⋅ − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ + −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ = 1 2 2 3 2 1 4 0 1 3 2 7 0 8 1 5 0 4 2 6 2 8 = − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ + −⎡ ⎣ 1 3 2 1 1 2 2 0 2 3 7 3 0 8 3 1 3 5 3 0 4 2 6 2 8 ⎢⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ = = − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ − − −⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ = 1 3 2 1 1 2 2 0 2 3 19 3 2 26 3 5 3 29 3 = + − + − − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ = 1 2 3 3 2 19 3 1 2 1 2 26 3 2 5 3 0 29 3 = + − − − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ = 3 2 3 9 38 6 3 3 52 6 6 5 3 29 3 5 3 29 6 3 55 6 1 3 29 3 − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ 15. Encontre a matriz X em cada uma das equações a se- guir, sabendo que M = − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 3 5 2 4 , N = − −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 1 3 6 7 , P = − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 0 4 1 1 e Q = − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥4 1 6 0 . a) X = 3M – 2∙(N + M) X = 3M – 2N – 2M X = M – 2N X X = − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ − ⋅ − −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ + − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥= 3 5 2 4 2 1 3 6 7 3 5 2 4 2 6 12 14 5 111 14 10− − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ b) X P N Q+ = −3 2 3 3∙(X + 3P) = 2∙(N – Q) 3X + 9P = 2N – 2Q 3X = 2N – 2Q – 9P X N Q P= − −2 2 9 3 X = ⋅ − −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ − ⋅ − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ − ⋅ − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥2 1 3 6 7 2 4 1 6 0 9 0 4 1 1 3 X = − −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ + −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ + − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 2 6 12 14 8 2 12 0 0 36 9 9 3 X = −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = −⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ 6 44 33 5 3 2 44 3 11 5 3 c) 4X + 3M = 2P – (Q + 2N) 4X + 3M = 2P – Q – 2N 4X = 2P – Q – 2N – 3M X P Q N M= − − −2 2 3 4 X = ⋅ − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ − ⋅ − −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ − ⋅ − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥2 0 4 1 1 4 1 6 0 2 1 3 6 7 3 3 5 2 4 4 X = − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ + −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ + − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ + − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 0 8 2 2 4 1 6 0 2 6 12 14 9 15 6 12 4 X = − − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = − − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ 3 2 2 24 4 3 4 1 2 1 2 6 Matemática 7 16. Calcule o valor de x y2 2, sabendo que x e y satisfa- zem a equação 1 2 1 4 3 2 6 4 2 1 2 3 4 x y − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ + − − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ = ⋅ − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ . − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 2 4 7 8 2 4 6 8 x y Da igualdade, temos: x – 4 = 4 ⇒ x = 8 y – 7 = –6 ⇒ y = 1 x y2 2 2 28 1 64 1 65+ = + = + = 17. Se A = − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 12 3 11 , B = −⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 2 4 7 e C = − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 3 2 6 , então a matriz X que representa a solução da equação A + B – C – X = 0 é: a) X = − − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 7 3 12 b) X = − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 13 1 24 c) X = − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 11 5 2 X d) X = ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 7 3 12 e) X = − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 13 1 24 ⎝ ⎠ A + B – C – X = 0 X = A + B – C X X = − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ + −⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ = − ⎛ ⎝ 12 3 11 2 4 7 3 2 6 12 3 11 ⎜⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ + −⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ + − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ = ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 2 4 7 3 2 6 7 3 12 18. Sendo A = ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 2 3 0 e B = −⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 1 0 2 , determine as matrizes X e Y, tais que X Y A B X Y A B − = − + = − ⎧ ⎨ ⎩ 2 . X Y A B X Y A B X A B X A B X − = − + = − ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ = − ⇒ = − = ⋅ ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ − ⋅ − 2 2 3 2 3 2 2 3 2 3 0 2 1 00 2 2 6 9 0 2 0 4 2 8 9 4 ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ = ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ + − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ = = − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠X ⎟⎟ ⎟ ⎟ ⇒ = − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ 2 4 9 2 2 X Substituindo a matriz X na segunda equação para encontrar a matriz Y, temos: X Y A B Y Y + = − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ + = ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ − −⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ = 4 9 2 2 2 3 0 1 0 2 2 33 0 1 0 2 4 9 2 2 2 3 0 ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ − −⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ = ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟⎟ ⎟ + − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ + − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⇒ = − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ 1 0 2 4 9 2 2 1 3 2 0 Y 19. Determine os valores de m e n para que cada uma das igualdades a seguir seja verdadeira. a) P Q Rm n× × ×⋅ =2 3 2 3 m vale 2, pois o número de linhas da matriz R deve ser o mesmo da matriz P. n vale 2, pois o número de linhas da matriz Q precisa ser igual ao número de colunas da matriz P. b) A B Cm n2 4 2 3× × ×⋅ = m = 4, pois o número de linhas da matriz B deve ser igual ao número de colunas da matriz A. n = 3, pois o número de colunas da matriz C é o mesmo da matriz B. 8 Volume 5 c) G F Em n6 4 4 5× × ×⋅ = m = 6, pois o número de linhas da matriz E é o mesmo da matriz G. n = 5, pois o número de colunas da matriz E é o mesmo da matriz F. 20. Calcule os produtos a seguir. a) 5 4 2 3 1 3− ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⋅ ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 5 1 4 3 2 1 3 3 17 7 ⋅ + ⋅ − ⋅ + ⋅ ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ = ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ b) 1 0 2 3 2 0 1 4 3 2 0 5 − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⋅ −⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 1 2 0 0 2 5 3 2 2 0 0 5 1 2 4 0 3 5 ⋅ −( ) + ⋅ + −( ) ⋅ ⋅ −( ) + ⋅ + ⋅ ⋅ −( ) + ⋅ + −( ) ⋅ ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ == − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 12 6 17 c) 2 4 2 0 2 2 −⎡⎣ ⎤⎦⋅ − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥⎣ ⎦ 2 0 4 2 2 2 12⋅ + ⋅ + −( ) ⋅ −( )⎡⎣ ⎤⎦ = [ ] d) 2 0 3 1 0 2 1 5 − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⋅ ( ) ⎝ ⎠ 2 0 2 2 2 1 2 5 0 0 0 2 0 1 0 5 3 0 3 2 3 1 3 5 1 0 1 2 ⋅ ⋅ ⋅ −( ) ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ −( ) ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ −( ) ⋅ −( ) ⋅ −( ) ⋅ −11 1 1 5 0 4 2 10 0 0 0 0 0 6 3 15 0 2 1 5 ( ) ⋅ −( ) −( ) ⋅ ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟⎟ = = − − − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟⎟ 21. Com relação à matriz A aij x= ⎡⎣ ⎤⎦2 2, definida por a i j se i jij = + = − ≠ ⎧ ⎨ ⎩ , , i j se i j2 2 , obtenha: a) A2 Obtendo a matriz A, temos a a a a 11 12 21 22 1 1 2 1 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 4 ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = + ⋅ − ⋅ ⋅ − ⋅ + ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 2 2 2 4 2 2 2 4 2 2 2 2 2 2 2 4 2 2 4 2 2 2 −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⋅ −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = ⋅ + −( ) ⋅ ⋅ −( ) + −( ) ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ −(( ) + ⋅ ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ = = −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 4 4 0 12 12 12 b) A At 2 2 2 4 2 2 2 4 2 2 2 2 2 2 2 4 2 2 4 2 2 −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⋅ − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = ⋅ + −( ) ⋅ −( ) ⋅ + −( ) ⋅ ⋅ + ⋅ −( ) ⋅⋅ + ⋅ ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ = = − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 2 4 4 8 4 4 20 22. Calcule o valor de m e n na equação matricial 3 1 1 3 4 1 2 −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⋅ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = ⋅ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ m n . 3 1 1 3 4 1 2 3 3 4 8 −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⋅ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = ⋅ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ − + ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ m n m n m n Da igualdade, temos: 3 4 3 8 m n m n − = + = ⎧ ⎨ ⎩ 9 3 12 3 8 10 20 2 m n m n m m − = + = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ = = Substituindo o valor de m na primeira equação, ob- temos o valor de n: 3 ∙ 2 – n = 4 –n = –2 n = 2 Matemática 9 23. Dadas as matrizes M = − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 3 5 1 3 e N = ⎡⎣ ⎤⎦4 0 , obte- nha X tal que X ∙ M = N. Como a matriz M é do tipo 2 × 2 e N é do tipo 1 × 2, a matriz X precisa ser do tipo 1 × 2 para a multiplicação entre X e M existir. Escrevendo a matriz X como a b[ ], temos: X M N a b a b a b ⋅ = [ ] ⋅ − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = [ ] + −[ ] = [ ] 3 5 1 3 4 0 3 5 3 4 0 Da igualdade, temos: 3 4 5 3 0 a b a b + = − = ⎧ ⎨ ⎩ Multiplicando a primeira equação por 3 e somando com a segunda, determinamos o valor de a: 9 3 12 5 3 0 14 12 a b a b a + = − = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ = a 6 7 Em seguida, substituindo o valor de a na primeira equação, obtemos o valor de b: 3 6 7 4 18 7 4 28 7 18 7 10 7 ⋅ + = + = = − = b b b b Assim, a matriz X é 6 7 18 7 ⎡ ⎣⎢ ⎤ ⎦⎥ . 24. (UFG – GO) Para transmitir dados via satélite, dentre outros processos da área de telecomunicações, utiliza- -se atualmente o Código de Hamming. Ele pode garan- tir que, por meio de um canal de comunicação, uma mensagem chegue ao seu destinatário sem erros, sem ruídos, ou com possibilidade de correção. Ao transmitir uma mensagem, usa-se um Código de Hamming de redundância r = n – k, sendo k um parâ- metro. Para detectar um erro na transmissão, efetua- -se a operação matricial H vt , na qual H é uma matriz de ordem r × n, o comprimento do código é n r= −2 1 e, neste caso, Vt é uma matriz coluna, transposta da matriz v, que representa a mensagem enviada. A trans- missão será bem-sucedida se essa multiplicação re- sultar em uma matriz nula. Com base nestas informações, um código de redun- dância r = 3 pode detectar erros de transmissão de mensagens cuja matriz v é, necessariamente, uma matriz X a) linha, de ordem 1 × 7 b) coluna, de ordem 3 × 1 c) linha, de ordem 1 × 3 d) identidade, de ordem 3 × 3 e) nula, de ordem 3 × 7 Como r = 3, podemos encontrar o valor de n pela expres- são n r= −2 1: n = −2 13 ⇒ n = 8 –1 ⇒ n = 7 Por meio dessa informação e do enunciado, sabemos que a matriz H é do tipo 3 × 7 e que a matriz v t é matriz co- luna, então, para existir o produto entre H e v t , a matriz v t precisa ser do tipo 7 × 1. Assim, a matriz v é do tipo 1 × 7. 25. (UEPB) Sejam as matrizes A = − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 3 5 2 1 0 1 , B = ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 4 3 e C = ( )2 1 3 . Sendo D A B Ct= + ⋅ , a soma dos elementos d12 e d22 da matriz D é igual a: a) 22 X b) 10 c) 20 d) 34 e) 17 D D t = − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ + ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⋅( ) = − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ + ⋅ ⋅ 3 5 2 1 0 1 4 3 2 1 3 3 2 0 5 1 1 4 2 4 1 4 ⋅⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ = − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ + ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ = ⎛ 3 3 2 3 1 3 3 3 2 0 5 1 1 8 4 12 6 3 9 11 6 12 11 4 8 D ⎝⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ Portanto, d d12 22 6 4 10+ = + = . 26. (UNIRIO – RJ) Um laboratório farmacêutico fabrica 3 tipos de remédios utilizando diferentes compostos. Considere a matriz A = ( aij ) dada a seguir, onde aij representa quantas unidades do composto j serão utili- zadas para fabricar uma unidade do remédio do tipo i. 10 Volume 5 A = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 1 2 4 2 5 3 0 1 4 Quantas unidades do composto 2 serão necessárias para fabricar 3 remédios do tipo 1; 2 remédios do tipo 2 e 5 remédios do tipo 3? a) 18 X b) 21 c) 24 d) 27 e) 30 3 ∙ 2 + 2 ∙ 5 + 5 ∙ 1 = 6 + 10 + 5 = 21 Matriz inversa 27. Encontre a inversa de cada uma das matrizes a seguir. a) 3 4 2 3 ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎝ ⎠ A A I a b c d a c b d a c b ⋅ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⋅ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ + + + + −1 2 3 4 2 3 1 0 0 1 3 4 3 4 2 3 2 33 1 0 0 1d ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ Da igualdade, temos dois sistemas de equações: I. 3 4 1 2 3 0 a c a c + = + = ⎧ ⎨ ⎩ − − = − + = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ = − 6 8 2 6 9 0 2 a c a c c Substituindo o valor de c na primeira equação, deter- minamos o valor de a: 3a + 4c = 1 3a + 4 ∙ (–2) = 1 3a – 8 = 1 3a = 9 ⇒ a = 3 II. 3 4 0 2 3 1 b d b d + = + = ⎧ ⎨ ⎩ − − = + = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ = 6 8 0 6 9 3 3 b d b d d Substituindo o valor de d na primeira equação, deter- minamos o valor de b: 3b + 4d = 0 3b + 4 ∙ 3 = 0 3b + 12 = 0 3b = –12 ⇒ b = –4 Portanto, a inversa da matriz dada é 3 4 2 3 − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ . b) 4 3 1 2 1 0 2 0 0 ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ A A I a b c d e f g h i ⋅ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⋅ ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = ⎡ −1 3 4 3 1 2 1 0 2 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1⎣⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ + + + + + + + + + ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ 4 3 4 3 4 3 2 2 2 2 2 2 a d g b e h c f i a d b e c f a b c ⎥⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 1 0 0 0 1 0 0 0 1 Podemos formar três sistemas de equações com base nas igualdades entre as colunas: I. 4 3 1 2 0 2 0 a d g a d a + + = + = = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 2a = 0 ⇒ a = 0 2a + d = 0 ⇒ 2 ∙ 0 + d = 0 ⇒ d = 0 4a + 3d + g = 1 ⇒ como a e d valem zero, podemos afirmar que g = 1. II. 4 3 0 2 1 2 0 b e h b e b + + = + = = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 2b= 0 ⇒ b = 0 2b + e = 1 ⇒ 2 ∙ 0 + e = 1 ⇒ e = 1 4b + 3e + h = 0 ⇒ 4 ∙ 0 + 3 ∙ 1 + h = 0 ⇒ ⇒ 0 + 3 + h = 0 ⇒ h = –3 III. 4 3 0 2 0 2 1 c f i c f c + + = + = = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 2c = 1 ⇒ c = 1 2 2c + f = 0 ⇒ 2 ∙ 1 2 + f = 0 ⇒ f = –1 4c + 3f + i = 0 ⇒ 4 ∙ 1 2 + 3 ∙ (–1) + i = 0 ⇒ ⇒ 2 – 3 + i = 0 ⇒ i = 1 Portanto, a inversa da matriz dada é 0 0 1 2 0 1 1 1 3 1 − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ . Matemática 11 28. Verifique se a matriz 4 2 5 3 − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ é a inversa de 3 2 5 4 ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ . A A I⋅ =−1 2 3 2 5 4 4 2 5 3 1 0 0 1 ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⋅ − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 3 4 2 5 3 2 2 3 5 4 4 5 5 2 4 3 1 0 0 1 ⋅ + ⋅ −( ) ⋅ −( ) + ⋅ ⋅ + ⋅ −( ) ⋅ −( ) + ⋅ ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥⎥ 2 0 0 2 1 0 0 1 ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ≠ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ Portanto, a matriz 4 2 5 3 − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ não é a inversa de 3 2 5 4 ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ . 29. Determine os valores de a e b, sabendo que a inversa de a a a − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 4 5 1 é a matriz b a − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 3 2 . A A I⋅ =−1 2 a a a b a − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⋅ − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 4 5 1 3 2 1 0 0 1 a b a a a a a b a a ⋅ + −( ) ⋅ −( ) ⋅ −( ) + −( ) ⋅ −( ) ⋅ + ⋅ −( ) −( ) ⋅ −( ) + ⋅ ⎡ ⎣ 4 2 3 4 5 1 2 5 3 1 ⎢⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 1 0 0 1 ab a a a a ab b a a − + − + − − − − + + ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 2 8 3 4 5 2 3 15 1 0 0 1 2 ab a a a ab b a − + − − − − + ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 2 8 7 5 2 2 15 1 0 0 1 2 –2a + 15 = 1 ⇒ –2a = –14 ⇒ a = 7, que satisfaz também a igualdade a a 2 7 0− = . ab – 2a + 8 = 1 ⇒ 7 ∙ b – 2 ∙ 7 + 8 = 1 ⇒ ⇒ 7b – 14 + 8 = 1 ⇒ 7b = 7 ⇒ b = 1, que satisfaz tam- bém a igualdade ab – 5b – 2 = 0. Portanto, os valores de a e b são, respectivamente, 7 e 1. 30. Sejam as matrizes A = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 3 2 7 5 e B = − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 1 1 1 1 . Obtenha a matriz resultante da operação A B A⋅ + −1 . Cálculo de A ∙ B: 3 2 7 5 1 1 1 1 3 1 2 1 3 1 2 1 7 1 5 1 7 1 5 1 ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⋅ − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = ⋅ + ⋅ −( ) ⋅ + ⋅ ⋅ + ⋅ −( ) ⋅ + ⋅ ⎡ ⎣⎣ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 1 5 2 12 Cálculo de A–1: A A I a b c d a c b d a c b ⋅ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⋅ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ + + + + −1 2 3 2 7 5 1 0 0 1 3 2 3 2 7 5 7 55 1 0 0 1d ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ Da igualdade, temos dois sistemas de equações: I. 3 2 1 7 5 0 a c a c + = + = ⎧ ⎨ ⎩ − − = − + = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ − = − = 15 10 5 14 10 0 5 5 a c a c a a Substituindo o valor de a na primeira equação, determi- namos o valor de c: 3a + 2c = 1 3 ∙ 5 + 2c = 1 15 + 2c = 1 2c = –14 c = –7 II. 3 2 0 7 5 1 b d b d + = + = ⎧ ⎨ ⎩ − − = + = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ − = = − 15 10 0 14 10 2 2 2 b d b d b b Substituindo o valor de b na primeira equação, determi- namos o valor de d: 3b + 2d = 0 3 ∙ (–2) + 2d = 0 –6 + 2d = 0 2d = 6 d = 3 Portanto, a inversa da matriz A é 5 2 7 3 − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ . Assim, a matriz resultante da operação A B A⋅ + −1 é: 1 5 2 12 5 2 7 3 6 3 5 15 ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ + − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 12 Volume 5 31. (EFOA – MG) Sejam as matrizes A = ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 1 2 2 6 e M x y = − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 1 1 , onde x e y são números reais e M é a matriz inversa de A. Então o produto yx é: X a) 3 2 b) 2 3 c) 1 2 d) 3 4 e) 1 4 Como M é a inversa de A, então: A M I x y x ⋅ = ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⋅ − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ = ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⋅ + ⋅ −( ) ⋅ −( ) + 2 1 2 2 6 1 1 1 0 0 1 1 2 1 1 1 2 ⋅⋅ ⋅ + ⋅ −( ) ⋅ −( ) + ⋅ ⎛ ⎝ ⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟ = ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ − − + − − + y x y x y x 2 6 1 2 1 6 1 0 0 1 2 1 2 2 6 2 6yy ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ = ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 1 0 0 1 Assim: x x y y y − = ⇒ = − + = ⇒ = ⇒ = 2 1 3 1 2 0 2 1 1 2 Portanto, y x⋅ = ⋅ =1 2 3 3 2 32. (UFAM) Seja A aij= ( ) a matriz quadrada de 2.ª ordem, definida por a i se i j i j se i j ij = = − ≠ ⎧ ⎨ ⎩ 2, , Nestas condições a transposta da inversa de A [nota- ção: A t−( )1 ] é igual: a) 4 5 1 5 1 5 1 5 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ b) 4 5 1 5 1 5 1 5 − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ c) 4 5 1 5 1 5 1 5 − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ X d) 4 5 1 5 1 5 1 5 −⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ e) 4 5 1 5 1 5 1 5 − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ A a a a a = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ = −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 11 2 12 21 22 21 1 2 1 1 1 1 4 2 2 A A I⋅ − =1 2 1 1 1 4 1 0 0 1 4 4 1 0 0 1 −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⋅ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ − − + + ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = a b c d a c b d a c b d ⎡⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ Da igualdade, temos dois sistemas de equações: I. a c a c − = + = ⎧ ⎨ ⎩ 1 4 0 Multiplicando a primeira equação por –1 e somando as equações, determinamos o valor de c: − + = − + = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ = − a c a c c 1 4 0 5 1 Substituindo o valor de c na primeira equação: a – c = 1 a – −⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 1 5 = 1 ⇒ a + 1 5 = 1 ⇒ a = 4 5 II. b d b d − = + = ⎧ ⎨ ⎩ 0 4 1 Multiplicando a primeira equação por –1 e somandoas equações, determinamos o valor de d: − + = + = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ = ⇒ = b d b d d d 0 4 1 5 1 1 5 Substituindo o valor de d na primeira equação: b – d = 0 b – 1 5 = 0 ⇒ b = 1 5 Portanto, a inversa da matriz A é 4 5 1 5 1 5 1− ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥5 , e a transposta da inversa de A é 4 5 1 5 1 5 1 5 −⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ . ⇒ = −c 1 5 Matemática 13 Determinante de uma matriz 33. Calcule os determinantes das matrizes a seguir. a) 3 5 1 3 = –9 – 5 = –14 b) 0 9 2 5 = 0 + 18 = 18 c) 1 1 2 2 1 3 = 1 3 1 4 3 + = d) 1 1 3 2 1 2 1 1 3 = = + + − − − = 1 1 3 2 1 2 1 1 3 1 1 2 1 1 1 3 2 6 6 2 3 0 e) 0 3 0 2 3 1 4 2 5 34. Calcule o determinante da matriz A, quadrada de or- dem 3, definida por a se i j se i j se i j ij i j = < = > ⎧ ⎨ ⎪ ⎩ ⎪ 2 1 3 , , , . A a a a a a a a a a = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢11 2 12 1 21 22 23 31 32 33 1 1 1 1 2 1 2 2 3 1 2 3 3 1 3 ⎢⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 1 2 2 3 1 4 3 9 1 Cálculo do determinante de A: 1 2 2 3 1 4 3 9 1 1 2 3 1 3 9 1 24 54 6 36 31= + + − − − =6 35. Com relação à matriz A x y x y = ⎛ ⎝ ⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟2 3 , resolva os itens a seguir. a) Calcule o determinante de A. x y x y x y y x xy y x 2 3 23 2= ⋅ − ⋅ = ⋅ −( ) = − − − − = + = 0 3 0 2 3 1 4 2 5 0 3 2 3 4 2 12 30 42 b) Calcule o determinante de A, sabendo que x = 2 e y = 3. xy y x⋅ − = ⋅ ⋅ − = = ⋅ − = ⋅ = ( ) ( ) ( ) 2 2 3 3 2 6 9 2 6 7 42 2 c) Calcule o valor de x quando y = 1 e det A = –6. xy y x x x x x x x a b c b ⋅ − = − ⋅ ⋅ − = − − = − − − = = = − = − = − ( ) ( ) ; ; 2 6 1 1 6 6 6 0 1 1 6 2 2 2 2Δ 44 1 4 1 6 25 2 ⋅ ⋅ = −( ) − ⋅ ⋅ −( ) = a c Δ x b a x x x = − ± ⋅ = ± ⋅ = + = = − = − Δ 2 1 25 2 1 1 5 2 3 1 5 2 2 Assim, os possíveis valores para x são 3 e –2. 36. Obtenha o valor de m para que a igualdade a seguir seja verdadeira. m m m + − = − 1 2 3 1 5 3 1 2 4 1 2 Cálculo do determinante de ordem 3: m m m m m m m m + − + = = − − + + + − − − = 1 2 3 1 5 3 1 2 1 2 1 3 1 2 2 30 3 4 5 5 9 14 Cálculo do determinante de ordem 2: –8 – m Dessa forma, temos a igualdade resultante do cálculo dos dois determinantes: 14 = –8 – m m = –8 – 14 m = –22 37. (IFG – GO) O valor real de x da equação 1 0 0 16 8 4 1 1 2 1log log logx x x é: 14 Volume 5 a) 4 X b) 16 c) 2 d) 32 e) 8 Cálculo do determinante de ordem 3: 1 0 0 16 8 4 1 1 2 1 0 16 8 1 1 2 8 4 log log log log log log log x x x x x x x = = ⋅ − Resolução da equação: 2 8 4 1 8 4 1 64 4 1 16 1 16 2 ⋅ − = − = − = = ⇒ = log log log log log log log x x x x x x x x 38. (IFPE) As matrizes são muito utilizadas na computação gráfica para representar translação e rotação, por exemplo. Também usamos matrizes para resolver sistemas de equações. Na engenharia elétrica, é muito difícil resolver problemas de circuitos elétricos e linhas de transmissão de energia elétrica sem matrizes. Trabalhar com uma malha de linha de transmissão e passar esse circuito para forma matricial, torna o trabalho mais fácil. A rigor, determinante é uma função que associa uma matriz quadrada a um número real. Esse número real, que é a imagem, é chamado de determinante da matriz quadrada. Os determinantes simplificam e sistematizam a resolução de sistemas de equações lineares. Podemos usar determinante, também, para calcular áreas e volumes. Na geometria analítica, se conhecemos as coordenadas dos vértices de um triângulo, usamos o determinante para calcular a área desse triângulo. Considere um triângulo cujos vértices são os pontos A(1; 3), B(7; 1) e C(3; 5). Qual é a área do triângulo com vértices nos pontos A, B e C ? X a) 8 b) 9 c) 12 d) 14 e) 16 A D A = ⋅ = ⋅ 1 2 1 3 7 1 3 5 1 2 1 3 1 7 1 1 3 5 1 A A A u a = ⋅ + + − − − = ⋅ = 1 2 1 9 35 3 5 21 1 2 16 8 . . 39. No plano cartesiano abaixo, represente os pontos A(1, 1), B(4, 4), C(7, 4), D(10, 1) e, depois, responda às questões propostas. 0 1 –1 –2 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 a) Ligando os quatro pontos com segmentos de reta, qual é a figura geométrica obtida? Pode-se obter um trapézio. b) Calcule a área da figura obtida. Dividindo o trapézio em dois triângulos, a área pode ser obtida por: Área (ABCD) = Área (ABD) + Área (BCD) Área ABCD( ) = ⋅ + ⋅1 2 1 1 1 4 4 1 10 1 1 1 2 4 4 1 7 4 1 10 1 1 A = ⋅ + ⋅1 2 1 1 1 4 4 1 10 1 1 1 1 4 4 10 1 1 2 4 4 1 7 4 1 10 1 1 4 4 7 4 10 1 A = ⋅ + + − − − + + ⋅ + + − − − 1 2 4 10 4 4 1 40 1 2 16 40 7 28 4 40 A = ⋅ − + ⋅ −1 2 27 1 2 9 A = + = =27 2 9 2 36 2 18 40. (UFAM) Dadas as matrizes A a a a = −⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟1 e B a = ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 3 2 1 1 , o produto das raízes da equação det(A + B) = 0 é: a) 1 b) 2 c) 1 2 d) 3 2 X e) –1 A B a a a a a a a + = −⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ + ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ = − + + ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 1 3 2 1 1 4 2 2 1 Matemática 15 det(A + B) = 0 4 2 2 1 0 4 1 2 2 0 4 4 2 4 0 4 6 4 0 2 2 2 2 a a a a a a a a a a a a − + + = ⋅ +( ) − − +( )⋅ = + + − = + − = + 33 2 0a − = O produto das raízes da equação é: x x c a 1 2⋅ = x x1 2 2 2 1⋅ = − = − 41. (UFSCAR – SP) Sejam as matrizes A = 3 2 0 1 5log , ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ e B = log ,0 01 0 4 3− ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ Calcule: a) o determinante da matriz (B – A). log , log log log , log log 0 1 10 1 10 1 1 1 0 01 10 2 10 2 1 2 = = − ⋅ = − ⋅ = − = = − ⋅ = − − − ⋅⋅ = −1 2 B A− = − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ − − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ = = − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ + − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ = − 3 2 1 5 2 0 4 3 3 2 1 5 2 0 4 3 5 2 5 88 ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ det B A−( ) = − = ⋅ − −( )⋅ = + =5 2 5 8 5 8 5 2 40 10 50 b) a matriz inversa da matriz (B – A). A A I a b c d a c b d a c ⋅ = − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⋅ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ + + − + − −1 2 5 2 5 8 1 0 0 1 5 2 5 2 5 8 55 8 1 0 0 1b d+ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ Da igualdade, temos dois sistemas de equações: I. 5 2 1 5 8 0 a c a c + = − + = ⎧ ⎨ ⎩ Somando as equações, determinamos o valor de c: 5 2 1 5 8 0 10 1 1 10 a c a c c c + = − + = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ = ⇒ = Substituindo o valor de c na primeira equação: 5a + 2∙ 1 10 = 1 5a + 1 5 = 1 5a = 1 – 1 5 = 4 25 II. 5 2 0 5 8 1 b d b d + = − + = ⎧ ⎨ ⎩ Somando as equações, determinamos o valor de d: 5 2 0 5 8 1 1 10 10 1 b d b d dd + = − + = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ ⇒ == Substituindo o valor de d na primeira equação: 5b + 2 ∙ 1 10 = 0 5b = – 1 5 ⇒ b = – 1 25 Portanto, a inversa da matriz (B – A) é 4 25 1 10 25 1 10 1− ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ . Teorema de Laplace 42. Calcule o valor dos seguintes determinantes: a) 2 3 1 2 0 4 3 5 1 2 1 3 0 4 1 0 Escolhemos a 1ª. coluna, pois é a que tem mais zeros. O determinante D é igual a: D a A a A a A a A= ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅11 11 21 21 11 11 41 41 D a A a A pois a a= ⋅ + ⋅ = =11 11 11 11 21 41 0, D = ⋅ −( ) ⋅ − + ⋅ −( ) ⋅ − −+ +2 1 4 3 5 2 1 3 4 1 0 1 1 3 1 2 4 3 5 4 1 0 1 1 3 1 D = ⋅ ⋅ − + − −( ) + ⋅ ⋅ − + + −( )2 1 36 10 20 12 1 1 20 8 24 15 D = ⋅ −( ) + ⋅ −( )2 58 1 3 D D= − − ⇒ = −116 3 119 b) 0 0 0 3 1 2 1 4 3 4 6 1 2 0 4 1 Escolhemos a 1ª. linha, pois é a que tem mais zeros. O determinante D é igual a: D a A a A a A a A D a A pois a a a = ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ = ⋅ = = 11 11 12 12 13 13 14 14 14 14 11 12 13, == = ⋅ −( ) ⋅ − = = ⋅ −( ) ⋅ − + − −( ) = ⋅ −( ) ⋅ − + 0 3 1 1 2 1 3 4 6 2 0 4 3 1 16 24 8 24 3 1 24 1 4 D (( ) = 72 16 Volume 5 c) 8 9 1 3 0 2 1 4 0 0 4 1 0 0 0 1 Escolhemos a 1ª. coluna, pois é a que tem mais zeros. O determinante D é igual a: D a A a A a A a A a A pois a a a = ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ = ⋅ = = = 11 11 21 21 31 31 41 4 11 11 21 31 41 1 , 00 8 1 2 1 4 0 4 1 0 0 1 8 1 8 64 1 1 D = ⋅ −( ) ⋅ − = ⋅ ⋅( ) =+ Essa matriz é triangular e seu determinante pode ser calcu- lado pela multiplicação dos elementosda diagonal principal. 43. Resolva as equações a seguir. a) 1 1 5 1 0 1 1 2 0 1 1 1 0 1 0 2x x Escolhemos a 3ª. coluna, pois é a que tem mais zeros. O determinante D é igual a: D a A a A a A a A D a A pois a a a = ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ = ⋅ = = 13 13 23 23 33 33 43 43 13 13 23 33 43, == ⋅ −( ) ⋅ = ⋅ ⋅ + + − − −( ) = ⋅ −( ) = + 0 5 1 1 1 2 1 1 1 1 0 5 1 2 1 2 0 5 1 0 5 1 2 2 2 3 x x x x x x x x −− = = ⇒ = 5 0 5 5 1x x b) 1 0 2 0 2 0 0 3 1 2 4 0 1 39 − − = − x x x Escolhemos a 2ª. coluna, pois é a que tem mais zeros. O determinante D é igual a: D a A a A a A a A D a A pois a a a = ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ = ⋅ = = 12 12 22 22 32 32 42 42 32 32 12 22 42, == 0 1 1 1 2 0 2 0 4 1 39 3 2⋅ −( ) ⋅ − = −+ x x 1 1 8 4 39 1 11 39 11 39 39 11 ⋅ −( ) ⋅ − + −( ) = − −( )⋅ −( ) = − = − ⇒ = − x x x x x x 44. O determinante da matriz − − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ 1 1 1 0 1 0 2 3 2 3 6 5 2 1 4 0 vale: a) –5 X b) 7 c) 0 d) 5 e) –1 Escolhemos a 4ª. coluna, pois é a que contém a maior quantidade de zeros. O determinante D é igual a: D a A a A a A a A a A a A pois a = ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ = = ⋅ + ⋅ 14 14 24 24 34 34 44 44 24 24 34 34 14, == = = ⋅ −( ) ⋅ − − − + ⋅ −( ) ⋅ − − = ⋅ + + a D D 44 2 3 4 0 3 1 1 1 1 2 3 6 2 1 4 5 1 1 1 1 1 0 2 2 1 4 3 4 . 11 12 12 2 6 6 8 5 1 4 1 2 4 3 1 6 5 1 5 ⋅ − + − + −( ) + ⋅ −( ) ⋅ − + + −( ) = ⋅ ⋅ −( ) + ⋅ −( ) ⋅ −( )D DD D= − + ⇒ =18 25 7 Propriedades dos determinantes 45. O valor de cada um dos determinantes a seguir é zero. Justifique essa afirmação com a propriedade que ga- rante a nulidade de cada um deles. a) 1 2 3 5 8 2 4 3 3 6 9 15 3 5 6 6 Filas paralelas proporcionais. A 1.ª e a 3.ª linhas são propor- cionais, pois basta multiplicar os elementos da 1.ª linha por –3 para obter os elementos da 3.ª linha. b) 1 0 2 5 4 0 8 3 1 2 2 1 4 0 8 3 Filas paralelas proporcionais. A 1.ª e a 3.ª colunas são propor- cionais, pois basta multiplicar os elementos da 1.ª coluna por 2 para obter os elementos da 3.ª coluna. Também podemos justificar a nulidade observando que a 2.ª e a 4.ª linhas são iguais. Matemática 17 c) a b c d e0 0 0 0 Fila nula. A 3.ª linha é formada somente por zeros. d) 1 0 1 5 4 0 4 3 1 2 1 1 0 0 0 1 Filas paralelas iguais. A 3.ª coluna é igual à 1.ª coluna. 46. (ACAFE – SC) Analise as afirmações abaixo, sabendo que: a b c d e f g h i = −2 I. d e f a b c g h i 2 II. 3 3 3 3 3 3 3 3 3 6 a b c d e f g h i = − III. a b c g h i 0 0 0 0 IV. a b c d a e b f c g h i + + + = −2 2 2 2 Assinale a alternativa correta. X a) Apenas I, III e IV são verdadeiras. b) Apenas a afirmação III é verdadeira. c) Apenas I e II são verdadeiras. d) Todas as afirmações são verdadeiras. Verdadeira. Propriedade 5. Falsa. 3 2 27 2 54 3( ) ( ) ( )⋅ − = ⋅ − = − Verdadeira. Há uma fila nula. Verdadeira. Teorema de Jacobi. 47. (IFSC) Após assistir a uma aula sobre determinantes de matrizes, Pedro decidiu codificar sua senha ban- cária. A senha é composta pelos números A, B, C e D, justapostos nessa ordem e codificados através dos determinantes abaixo: A 1 2 4 3 1 2 1 2 1 B = − − 1 7 1 25 0 3 8 32 0 0 2 11 0 0 0 1 C = − − − − − − 1 2 0 2 2 4 3 3 4 8 2 1 8 16 0 2 D = − − 3 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 Sobre a senha de Pedro, determine o número correspondente à proposição correta ou à soma das proposições corretas. (01) A senha possui dois dígitos nulos. X (02) A senha possui seis dígitos. (04) O último dígito da senha é zero. (08) Os dígitos da senha estão em ordem crescente. X (16) A + B + C + D = 45. X (32) Os dois primeiros dígitos da senha são 1 e 5. Somatório: 50 (02 + 16 + 32) A = = + + − − − = 1 2 4 3 1 2 1 2 1 1 2 3 1 1 2 1 4 24 6 4 4 15 B é matriz triangular, então B = 1 ∙ 3 ∙ 2 ∙ 1 = 6 C = 0, pois a segunda coluna é proporcional à primeira. D é matriz triangular, então D = (–3) ∙ (–2) ∙ 4 ∙ 1 ∙ 1 = 24. Incorreta. A senha tem um único dígito nulo. Incorreta. O último dígito da senha é 4. Incorreta. Estão em ordem alternada. 18 Volume 5 48. Calcule o determinante 1 3 1 4 2 3 5 1 3 2 3 5 4 2 4 1 . Podemos utilizar o elemento a11 = 1 para anular os elemen- tos a21 , a31 e a41 . Nesse caso, multiplicamos: a 1ª. linha por –2 e adicionamos à 2ª.. a 1ª. linha por –3 e adicionamos à 3ª.. a 1ª. linha por –4 e adicionamos à 4ª.. 1 3 1 4 0 9 7 7 0 7 0 7 0 14 8 15 Escolhendo a 1ª. coluna, para calcular o determinante D, temos: D a A a A a A a A a A pois a a a = ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ = ⋅ = = = 11 11 21 21 31 1 1 41 11 11 21 31 41 3 4 , 00. D = ⋅ −( ) ⋅ − − − − − − = − − − − − − − − − =+1 1 9 7 7 7 0 7 14 8 15 9 7 7 7 0 7 14 8 15 9 7 7 0 14 8 1 1 == + − − = −686 392 735 504 161 Há outras possibilidades de resolução. 49. Calcule os determinantes a seguir. a) 1 1 1 1 1 3 5 7 1 9 25 49 1 27 125 343 Para calcular o determinante da Matriz de Vandermonde, fazemos: (–3 – 1) ∙ (5 – 1) ∙ (5 – (–3)) ∙ (–7 – 1) ∙ (–7 – (–3)) ∙ (–7 – 5) = = (–4) ∙ 4 ∙ 8 ∙ (–8) ∙ (–4) ∙ (–12) = 49 152 b) 1 3 9 27 1 6 36 216 1 10 100 1000 1 11 121 1331 Como o determinante de uma matriz é igual ao da sua transposta, então: 1 3 9 27 1 6 36 216 1 10 100 1000 1 11 121 1331 1 1 1 1 3 6 10 11 9 36 100 121 27 216 10000 1331 Para calcular o determinante da Matriz de Vandermonde, fazemos: (6 – 3) ∙ (10 – 3) ∙ (10 – 6) ∙ (11 – 3) ∙ (11 – 6) ∙ (11 – 10) = = 3 ∙ 7 ∙ 4 ∙ 8 ∙ 5 ∙ 1 = 3 360 50. Seja A uma matriz quadrada de ordem 3 e det(A) = 6. Calcule: a) det (3A) b) det ( At ) c) det ( A2 ) 51. Analise as afirmações abaixo e assinale V se a afirma- ção for verdadeira e F se a afirmação for falsa. a) ( F ) O valor de um determinante será nulo se pelo menos um de seus elementos for igual a zero. b) ( V ) O determinante de uma matriz fica multiplicado por m quando se multiplica uma fila da matriz por m. Propriedade 4. c) ( F ) O determinante de uma matriz que tem os elemen- tos de uma coluna iguais aos de uma linha vale 0. d) ( F ) O determinante de uma matriz não se altera quando se trocam, na matriz, duas filas entre si. e) ( V ) O determinante de uma matriz que tem duas filas paralelas iguais vale zero. Propriedade 2. f) ( F ) Quando o número de elementos positivos de uma matriz é igual ao número de elementos ne- gativos, o valor de seu determinante é zero. (3)3 ⋅ 6 = 27 ⋅ 6 = 162 6 det A ∙ det A = 6 ∙ 6 = 36 Matemática 19 52. O determinante de uma matriz quadrada vale 28. Qual o valor do determinante obtido quando os elementos da 3a. linha de uma matriz quadrada são divididos por 7, os elementos da 1a. coluna são multiplicados por 2 e os elementos da 2a. coluna são divididos por 4? 28 7 4 4 2 8 8 4 2= ⋅ = = 53. M é uma matriz quadrada de ordem 4 e det M = –6. Calcule: a) det (2M) 2 6 16 6 96 4( ) ⋅ −( ) = ⋅ −( ) = − b) o valor de k tal que det (2M) = k – 30 det (2M) = k – 30 –96 = k – 30 k = –66 54. Seja A uma matriz quadrada de ordem 3, tal que a i i j j ij = = ≠ ⎧ ⎨ ⎩ 2 3 , se se i j, , então determine o valor de det ( A 1) + 2 ∙ det( At ) + det (3A). Primeiramente, precisamos obter a matriz A e o valor do seu determinante: A a a a a a a a a a = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 11 12 13 21 22 23 31 32 33 2 2 1 3 2 3 3 3 1 2 3 3 3 11 3 2 3 1 6 9 3 4 9 3 6 92⋅ ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ det A = = = + + − − − = 1 6 9 3 4 9 3 6 9 1 6 3 4 3 6 36 162 162 162 54 108 36 Assim: det det detA A At−( ) + ⋅ ( ) + ( ) = = + ⋅ + ⋅ = = + = 1 2 2 3 1 36 2 36 3 36 1 36 396 14 257 366 55. (MACKENZIE – SP) Dadas as matrizes A x = ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 1 5 1 e B x = ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 2 1 4 , a soma das raízes da equação det (A B) 28⋅ = − é: a) 5 11 b) 3 11 c) 4 5 d) 11 3 X e) 11 5 11 3 det det det A B A B x x x x ⋅( ) = − ⋅ = − ⋅ = −⋅ − ⋅( ) ⋅ ⋅ − ⋅( ) = 28 28 1 5 1 2 1 4 28 1 1 5 2 1 4 −− −( )⋅ −( ) = − − − + = − − + + = − 28 1 5 2 4 28 2 4 10 20 28 10 22 24 0 5 11 2 2 2 x x x x x x x x xx − =12 0 A soma das raízes da equação é: x x b a x x x x1 2 1 2 1 11 5 11 5 2 + = − ⇒ + = − −( ) ⇒ + = 56. (UFMS) Considere as matrizes reais 3 × 3, A = − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 1 2 3 0 1 2 0 0 3 e B c = ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 1 0 0 2 0 0 0 1 , em que c é um número real. Sabendo-se que o valor do determinante da matriz produto A ∙ B é −60, calcular o valor de c. det A B⋅( ) = −60 det detA B⋅ = −60 1 2 3 0 1 2 0 0 3 1 0 0 2 0 0 0 1 60− ⋅ = − c 1 1 3 2 1 60⋅ −( ) ⋅( ) ⋅ ⋅ ⋅( ) = −c −( )⋅( ) = −3 2 60c − = −6 60c ⇒ c 10 20 Volume 5 Sistemas lineares 02 Equação linear Denomina-se equação linear toda equação que puder ser escrita na forma: a1x1 + a2x2 + a3x3 + ... + anxn = b, em que: • a1, a2, a3, ..., an são números reais chamados de coeficientes das incógnitas. • x1, x2, x3, ..., xn são as incógnitas. • b é um número real denominado termo independente. Sistema de equações lineares Denomina-se sistema linear m × n um conjunto formado por m equações lineares e n incógnitas. • Sistema determinado: tem uma única solução. • Sistema indeterminado: tem infinitas soluções. • Sistema impossível: não tem solução. Qualquer sistema linear m × n pode ser escrito na forma A · X = B. Exemplo: Sistema linear x y z x y z x y z − + = + + = − + − = − ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 2 0 2 6 5 3 7 5 A = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ − − − 1 2 1 2 1 1 5 3 7 Matriz dos coeficientes Matriz dos termos independentes B = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥− 0 6 5 1 2 1 2 1 1 5 3 7 0 6 5 − − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⋅ x y z Representação matricial Regra de Cramer A Regra de Cramer consiste em calcular o valor de uma incógnita dividindo-se dois determinantes. O denominador é o determinante da ma- triz dos coeficientes, e o numerador é o determinante da matriz obtida quando, na matriz dos coeficientes, substituímos a coluna correspondente a essa incógnita pelos termos independentes. Desse modo, em um sistema com incógnitas x e y, podemos escrever que x D D x e y D D y . Matemática 21 Escalonamento de sistemas lineares É um procedimento para resolver sistemas lineares. Consiste em obter um sistema equivalente ao original, porém mais fácil de resolver. Um sistema está escalonado quando a matriz dos seus coeficientes está escalonada. Uma matriz está escalonada quando: • o primeiro elemento diferente de zero de cada linha localiza-se à esquerda do primeiro elemento diferente de zero da linha seguinte; • qualquer linha com todos os elementos iguais a zero está abaixo das outras. Operações permitidas para escalonar uma matriz: • trocar duas linhas entre si; • multiplicar (ou dividir) qualquer linha por um número real não nulo; • substituir uma linha pela adição dela com outra previamente multiplicada por um número real. Na prática, o importante é que a quantidade de zeros aumente de uma linha para outra, podendo-se dispensar a forma de escada. Discussão de sistemas lineares Se o determinante da matriz dos coeficientes for diferente de zero, o sistema será determinado. Caso contrário, poderá ser indeterminado ou impossível. O sistema será indeterminado se encontrarmos uma situação do tipo 0x + 0y + 0z = 0, que permite infinitas soluções, e será impossível se nos depararmos com 0x + 0y + 0z = k, k ≠ 0. Atividades Equação linear 1. Amanda foi realizar um saque de R$ 110,00 num caixa eletrônico que dispunha somente de notas de R$ 10,00 e R$ 20,00. Determine: a) todas as possibilidades de distribuição de notas que podem ser feitas para totalizar os R$ 110,00. 1 nota de 20 e 9 notas de 10; ou 2 notas de 20 e 7 no- tas de 10; ou 3 notas de 20 e 5 notas de 10; ou 4 notas de 20 e 3 notas de 10; ou 5 notas de 20 e 1 nota de 10. b) escreva a equação linear que representa a situação descrita no enunciado. Nomeando x a quantidade de notas de 10 reais e y a quantidade de notas de 20 reais, a equação pode ser escrita como 10x + 20y = 110. 2. Verifique quais das ternas abaixo são soluções da equação linear x – y + 2z = 3. a) (2, 5, 3) 2 – 5 + 2 ∙ 3 = 2 – 5 + 6 = 3 É solução. b) (3, 2, 1) 3 – 2 + 2 ∙ 1 = 3 – 2 + 2 = 3 É solução. c) 2 3 1 3 1 3 , ,⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎝ ⎠ 2 3 1 3 2 1 3 2 3 1 3 2 3 3 3 1 3− + ⋅ = − + = = ≠ Não é solução. 22 Volume 5 d) 1 3 2 3 2 3 , ,⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎝ ⎠ 1 3 2 3 2 2 3 1 3 2 3 4 3 3 3 1 3− + ⋅ = − + = = ≠ Não é solução. 3. Numa lanchonete, cada coxinha de frango custa R$ 5,00 e cada refrigerante custa R$ 4,00. Raul e sua família foram lanchar nessa lanchonete. Consumiram x coxinhas de frango e y refrigerantes, gastando um total de R$ 54,00. a) Escreva uma equação linear relacionando as variá- veis x e y. 5x + 4y = 54 b) Verifique se é possível que a família tenha consumi- do 5 coxinhas de frango. Se a família tivesse consumido 5 coxinhas de frango, teria gastado 25 reais somente com elas. Assim, sobrariam 29 reais consumidos em refrigerantes, o que não é possível, pois esse valor não é múltiplo de 4. c) Escreva todas as possíveis quantidades de coxinhas de frango e refrigerantes consumidos pela família. 2 coxinhas de frango e 11 refrigerantes; ou 6 coxinhas de frango e 6 refrigerantes; ou 10 coxinhas de frango e 1 refrigerante. 4. Determine p para que (–2, 2, –4) seja solução da equa- ção px + 2y – z = 6. p∙(–2) + 2 ∙ 2 – (–4) = 6 –2p + 4 + 4 = 6 –2p = –2 2p = 2 ⇒ p = 1 5. Dada a equação x y 3 4 2+ = − , calcule o valor de b para que (b, b + 1) torne a sentença verdadeira. b b b b b b 3 1 4 2 4 3 3 12 24 12 3 24 21 − + = − − − = − − = − ⇒ = − Sistema de equações lineares 6. Classifique cada um dos sistemas lineares a seguir. a) x y x y − = − + = ⎧ ⎨ ⎩ 5 4 3 2 5 ⎩ − + = + = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ = = 3 15 12 3 2 5 17 17 1 x y x y y y Substituindo o valor de y na primeira equação, determi- namos o valor de x: x – 5 ∙ 1 = –4 x = 1 O sistema é possível e determinado, pois tem uma única solução (1, 1). b) 2 4 2 4 8 4 x y x y + = + = ⎧ ⎨ ⎩⎩ − − = − + = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ = 4 8 4 4 8 4 0 0 x y x y O sistema é indeterminado, pois admite infinitas so- luções. c) 2 3 2 8 12 12 x y x y − = − = ⎧ ⎨ ⎩ ⎩ − + = − − = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ = 8 12 8 8 12 12 0 4 x y x y O sistema é impossível. (× –3) (× –2) (× –4) Matemática 23 7. Para quais valores de p e q o sistema x y px qy + = + = − ⎧ ⎨ ⎩ 3 15 é indeterminado? 5 5 15 15 5 5 0 x y px qy p x q y + = + = − ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ +( ) + +( ) = Para que o sistema seja possível e indeterminado, pre- cisamos ter 0 = 0 na última expressão obtida, desta forma: p + 5 = 0 ⇒ p = –5 q + 5 = 0 ⇒ q = –5 8. Determine os valores de a, b e c para que a terna orde- nada (2, 5, 2) seja solução do sistema x y z a bx y z a x y bz c − + = − + − = + − = − ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 2 2 7 2 4 4 . I. Resolvendo a primeira equação, obtemos a: 2 – 5 + 2 ∙ 2 = 2a – 7 2 – 5 + 4 = 2a – 7 2a = 8 a = 4 II. Resolvendo a segunda equação com o resultado obtido em I, calculamos b: b ∙ 2 + 2 ∙ 5 – 4 ∙ 2 = 4 2b + 10 – 8 = 4 2b = 2 b = 1 III. Resolvendo a terceira equação com o resultado obtido em II, calculamos c: 2 + 5 – 1 ∙ 2 = c – 4 2 + 5 – 2 = c – 4 c = 9 Assim, os valores de a, b e c que tornam a terna (2, 5, 2) solução do sistema são, respectivamente, 4, 1 e 9. 9. (UNICAMP – SP) As companhias aéreas costumam es- tabelecer um limite de peso para a bagagem de cada passageiro, cobrando uma taxa por quilograma de ex- cesso de peso. Quando dois passageiros compartilham a bagagem, seus limites são considerados em con- junto. Em um determinado voo, tanto um casal como um senhor que viajava sozinho transportaram 60 kg de bagagem e foram obrigados a pagar pelo excesso de peso. O valor que o senhor pagou correspondeu a 3,5vezes o valor pago pelo casal. Para determinar o (× 5) peso excedente das bagagens do casal (x) e do senhor que viajava sozinho (y), bem como o limite de peso que um passageiro pode transportar sem pagar qualquer taxa (z), pode-se resolver o seguinte sistema linear: X a) x z y z x y + = + = − = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 2 60 60 3 5 0, b) x z y z x y + = + = − = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 60 2 60 3 5 0, c) x z y z x y + = + = + = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 2 60 60 3 5 0, d) x z y z x y + = + = + = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 60 2 60 3 5 0, 10. (FUVEST – SP) Em uma festa com n pessoas, em um dado instante, 31 mulheres se retiraram e restaram convidados na razão de 2 homens para cada mulher. Um pouco mais tarde, 55 homens se retiraram e restaram, a seguir, convidados na razão de 3 mulheres para cada homem. O número n de pessoas presentes inicialmente na festa era igual a: a) 100 b) 105 c) 115 X d) 130 e) 135 Vamos considerar x o número de homens e y o número de mulheres que estavam inicialmente na festa. I. O texto descreve a seguinte situação: “em um dado instante, 31 mulheres se retiraram e restaram convi- dados na razão de 2 homens para cada mulher”, que pode ser traduzida por esta equação: x y − = 31 2 1 ⇒ x = 2∙(y – 31) ⇒ x = 2y – 62 II. Em outro momento, temos a seguinte situação: “Um pouco mais tarde, 55 homens se retiraram e resta- ram, a seguir, convidados na razão de 3 mulheres para cada homem”, que pode ser traduzida por esta equação (lembre-se de manter a continuidade, já saí- ram 31 mulheres da festa): x y − − =55 31 1 3 ⇒ 3∙(x – 55) = y – 31 ⇒ ⇒ 3x – 165 = y – 31 Agora, substituindo I em II, temos: 3∙(2y – 62) – 165 = y – 31 6y – 186 – 165 = y – 31 5y = 320 y = 64 E, finalmente, substituindo o valor de y em I ou II, temos: x = 2y – 62 x = 2 ⋅ 64 – 62 x = 66. Assim, o número inicial de presentes à festa era de 64 + 66 = 130. 24 Volume 5 11. (IFPE) O cartaz de uma lanchonete anuncia: dois san- duíches iguais mais três sucos iguais custam R$ 9,00 e três sanduíches iguais mais dois sucos iguais cus- tam R$ 11,00. Se você deseja comer nessa lanchonete apenas um desses sanduíches da oferta, você irá pagar por ele a quantia de: a) R$ 3,50 X b) R$ 3,00 c) R$ 2,50 d) R$ 2,00 e) R$ 1,50 Nomeando a quantidade de sanduíches por x e a quantidade de sucos por y, temos o seguinte sistema: 2 3 9 3 2 11 x y x y + = + = ⎧ ⎨ ⎩ Multiplicando a primeira equação por –3 e a segunda por 2 e somando as expressões obtidas, temos: − − = − + = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ − = − = 6 9 27 6 4 22 5 5 1 x y x y y y Substituindo o valor de y na primeira equação, deter- minamos o valor de x: 2x + 3 ∙ 1 = 9 2x = 6 x = 3 Portanto, apenas 1 sanduíche custará 3 reais. 12. (FURG – RS) Um feirante estava com a balança defeituosa, medindo apenas quantidades acima de 3 quilogramas. Como o freguês não estava disposto a levar mais de 3 quilogramas de cada alimento, o feirante sugeriu pesar os produtos dois a dois. O freguês escolheu uma certa quantia de cebolas, outra de batatas e outra de tomates. As pesagens apontaram a seguinte situação: cebolas e tomates juntos pesaram 4,5 quilogramas; cebolas e batatas juntas pesaram 4 quilogramas e tomates e batatas juntos pesaram 4,5 quilogramas. Com base nesses dados é correto afirmar que o freguês levou para casa a) mais de 2,0 quilogramas de cebola. b) mais de 2,0 quilogramas de batata. c) 1,5 quilograma de cebola. d) 2,0 quilogramas de tomate. X e) 2,0 quilogramas de batatas. Nomeando a quantidade de cebolas por x, a quanti- dade de batatas por y e a quantidade de tomates por z, temos o seguinte sistema: x z x y y z x z x y y z + = + = + = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ ⇒ + = + = + = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 4 5 4 4 5 4 5 4 4 5 , , , , Resolvendo o sistema: x + z = y + z ⇒ x = y x + y = 4 ⇒ 2x = 4 ⇒ x = 2 y = 2 z = 2,5 13. (UNIFOR – CE) Se a terna (a, b, c) é solução do sistema 2 4 4 4 1 x y y z x z + = − = + = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ , então a) a + c = −1 b) a + b = 1 X c) b + c = 2 d) 2a = 2 e) 3b = 3 Resolvendo o sistema: 2x + y = y – z ⇒ 2x = –z 4x + z = 1 4x – 2x = 1 ⇒ x 1 2 = a z = –1 = c y – z = 4 y + 1 = 4 ⇒ y = 3 = b Assim, temos que b + c = 2. 14. (UNESP – SP) Numa determinada empresa, vigora a se- guinte regra, baseada em acúmulo de pontos. No final de cada mês, o funcionário recebe: 3 pontos positivos, se em todos os dias do mês ele foi pontual no trabalho, ou 5 pontos negativos, se durante o mês ele chegou pelo menos um dia atrasado. Os pontos recebidos vão sendo acumulados mês a mês, até que a soma atinja, pela primeira vez, 50 ou mais pontos, positivos ou ne- gativos. Quando isso ocorre, há duas possibilidades: se o número de pontos acumulados for positivo, o funcio- nário recebe uma gratificação e, se for negativo, há um desconto em seu salário. Se um funcionário acumulou exatamente 50 pontos positivos em 30 meses, a quan- tidade de meses em que ele foi pontual, no período, foi: a) 15. b) 20. X c) 25. d) 26. e) 28. Nomeando a quantidade de meses em que o funcionário foi pontual por x e a quantidade de meses em que o funcionário não foi pontual de y, temos o seguinte sistema: x y x y + = − = ⎧ ⎨ ⎩ 30 3 5 50 Matemática 25 Multiplicando a primeira equação por 5 e somando as equações, temos: 5 5 150 3 5 50 8 200 25 x y x y x x + = − = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ = = Portanto, o número de meses em que o funcionário foi pontual é 25. 15. (VUNESP – SP) A agência Vivatur vendeu a um turista uma passagem que foi paga, à vista, com cédulas de 10, 50 e 100 dólares, num total de 45 cédulas. O valor da passagem foi 1 950 dólares e a quantidade de cé- dulas recebidas de 10 dólares foi o dobro das de 100. O valor, em dólares, recebido em notas de 100 pela agência na venda dessa passagem, foi a) 1 800. b) 1 500. c) 1 400. X d) 1 000. e) 800. Nomeando a quantidade de notas de 10 dólares por x, a quantidade de notas de 50 dólares por y e a quanti- dade de notas de 100 dólares por z, temos o seguinte sistema: x y z x y z x z + + = + + = = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 45 10 50 100 1950 2 Como x = 2z, podemos substituir nas duas primeiras equações, obtendo o seguinte sistema: 2 45 10 2 50 100 1950 3 45 50 120 1950 z y z z y z y z y z y + + = ⋅ + + = ⎧ ⎨ ⎩ ⇒ ⇒ + = + = ⎧ ⎨ ⎩ ⇒ ++ = + = ⎧ ⎨ ⎩ 3 45 5 12 195 z y z Multiplicando a primeira equação por –5, e somando as equações, temos: − − = − + = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ − = − = 5 15 225 5 12 195 3 30 10 y z y z z z Portanto, o valor recebido em notas de 100 dólares foi US$ 1.000,00. Regra de Cramer 16. Utilizando a Regra de Cramer, solucione os sistemas lineares a seguir. a) x y x y + = − = − ⎧ ⎨ ⎩ 2 5 2 3 4⎩ D Dx = − = ⋅ −( ) − ⋅ = − − = − = − − = ⋅ −( ) − ⋅ −( ) = − + = − 1 2 2 3 1 3 2 2 3 4 7 5 2 4 3 5 3 2 4 15 8 7 DDy = − = ⋅ −( ) − ⋅ = − − = −1 5 2 4 1 4 5 2 4 10 14 x D D y D D x y = = − − = = = − − = 7 7 1 14 7 2 A solução do sistema é (1, 2). b) x y z x y z x y z + − = − + = + − = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 2 2 2 3 9 3 3 2 3⎩ D Dx = − − − − = + − + − − = = − − − − 1 2 1 2 1 3 3 3 2 1 2 2 1 3 3 2 18 6 8 9 3 10 2 2 1 9 1 3 3 3 2 2 2 9 1 3 33 4 18 27 36 18 3 10 1 2 1 2 9 3 3 3 2 1 2 2 9 3 3 18 18 6 8 9 27 = + − + − − = = − − = − + − + − + =Dy 220 1 2 2 2 1 9 3 3 3 1 2 2 1 3 3 3 54 12 12 27 6 30Dz = − − = − + + − − + = x D D y D D z D D x y z 10 10 1 20 10 2 30 10 3 A solução do sistema é (1, 2, 3). 26 Volume 5 c) x y x z y z + − = − − = − − = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 10 0 5 0 3 0 ⇒ + = − = − = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ x y x z y z 10 5 3 ⎩ D Dx = − − = + = = − − = − + + = 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 2 10 1 0 5 0 1 3 1 1 10 1 5 0 3 1 3 5 10 12 DD D y z = − − = − + + = = = − − 1 10 0 1 5 1 0 3 1 1 10 1 5 0 3 5 10 3 8 1 1 10 1 0 5 0 1 3 1 1 1 0 0 1 10 3 55 2= x D D y D D z D D x y z 12 2 6 8 2 4 2 2 1 A solução do sistema é (6, 4, 1). 17. Determine o valor de p para que cada sistemaa seguir tenha solução única. a) px y x py − = − + = ⎧ ⎨ ⎩ 4 1 9 ⎩ Para um sistema ter solução única, D deve ser diferente de zero, então: p p − − ≠ 4 1 0 p2 4 0− ≠ p2 ≠ 4 p ≠ ±2 b) 4 3 9 8 2 18 6 x y z x y z x py z − + = − − + − = − + = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪⎩ Para um sistema ter solução única, D deve ser diferente de zero, então: 4 3 1 8 2 1 1 1 4 3 8 2 1 0 8 3 8 24 4 2 0 4 15 15 4 − − − − − − − ≠ + + − − − ≠ ≠ ⇒ ≠ p p p p p p 18. Leia o texto a seguir e faça o que se pede. “Sejam A, B e C três livros vendidos em certa loja virtual. Sabe-se que o preço do livro A é o mesmo dos livros B e C juntos, o preço do livro B é a diferença entre o preço de dois livros A e 40 reais e o preço do livro C é a diferença entre três livros B e 50 reais.” a) Escreva um sistema correspondente à situação cita- da acima. A B C B A C B = + = − = − ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 2 40 3 50 b) Resolva o sistema. A B C B A C B A B C A B B C = + = − = − ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ ⇒ − − = − + = − − + = − ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 2 40 3 50 0 2 40 3 50 D = − − − − − − − = − − = − 1 1 1 2 1 0 0 3 1 1 1 2 1 0 3 1 6 2 7 DA = − − − − − − − − − = − − − = − 0 1 1 40 1 0 50 3 1 0 1 40 1 50 3 120 50 40 210 DB = − − − − − − − = − − = − 1 0 1 2 40 0 0 50 1 1 0 2 40 0 50 40 100 140 DC = − − − − − − − − = − + − = − 1 1 0 2 1 40 0 3 50 1 1 2 1 0 3 50 100 120 70 A D D B D D C D D A B C = = − − = = = − − = = = − − = 210 7 30 140 7 20 70 7 10 Matemática 27 19. (IFSC) Uma loja de doces comercializa três variedades de bombons (recheados, trufados e mesclados) em caixas de três tamanhos diferentes (pequena, média e grande). O valor de cada caixa é dado pela soma dos preços unitários de cada bombom. O quadro abaixo mostra o conteúdo e o valor de cada caixa comercializada: Caixa Bombons em cada caixa Pequena – R$ 19,00 5 recheados, 3 mesclados e 3 trufados Média – R$ 36,00 10 recheados, 4 mesclados e 6 trufados Grande – R$ 50,00 12 recheados, 18 mesclados e 4 trufados Com base nas informações referentes às caixas de bombons comercializadas, determine o número correspondente à proposição correta ou à soma das proposições corretas. X (01) O valor unitário do bombom trufado é igual ao dobro do bombom mesclado. X (02) O bombom recheado custa R$ 2,00 a unidade. (04) Os três tipos de bombons têm valores unitários distintos. X (08) Um dos tipos de bombom custa R$ 1,00 a unidade. (16) O bombom trufado custa R$ 2,50 a unidade. X (32) Os valores unitários de cada bombom podem ser expressos por números inteiros. Somatório: 43 (01 + 02 + 08 + 32) Nomeando o preço de cada bombom recheado por x, de cada bombom mesclado por y e de cada bombom trufado por z, temos o seguinte sistema: 5 3 3 19 10 4 6 36 12 18 4 50 5 3 3 19 5 2 x y z x y z x y z x y z x y + + = + + = + + = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ ⇒ + + = + ++ = + + = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 3 18 6 9 2 25 z x y z D = = = + + − − − = 5 3 3 5 2 3 6 9 2 5 3 5 2 6 9 20 54 135 30 135 36 8 Dx = = = + + − − − = 19 3 3 18 2 3 25 9 2 19 3 18 2 25 9 76 225 486 108 513 150 16 Dy = = = + + − − − = 5 19 3 5 18 3 6 25 2 5 19 5 18 6 25 180 342 375 190 375 324 8 D x D D z x = = = + + − − − = = = 5 3 19 5 2 18 6 9 25 5 3 5 2 6 9 250 324 855 375 810 228 16 16 8 == = = = = = = 2 8 8 1 16 8 2 y D D z D D y z A solução do sistema é (2, 1, 2). Escalonamento de sistemas lineares 20. Verifique se os sistemas a seguir são equivalentes. a) S x y x y1 7 4 2 24 : + = + = ⎧ ⎨ ⎩ e S x y x y2 2 1 5 1 : = + + = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪⎩ Resolvendo o primeiro sistema de equações: x y x y + = + = ⎧ ⎨ ⎩ 7 4 2 24 Multiplicando a primeira equação por –4 e somando com a segunda, determinamos o valor de y: − − = − + = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ − = − = 4 4 28 4 2 24 2 4 2 x y x y y y Substituindo o valor de y na primeira equação, determi- namos o valor de x: x + y = 7 x + 2 = 7 x = 5 Agora, basta substituir os resultados no segundo sis- tema e verificar se o par (5, 2) também é sua solução: x y x y = + + = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ ⇒ = ⋅ + + = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ ⇒ = = ⎧ ⎨ ⎩ 2 1 5 1 5 2 2 1 5 5 1 2 5 5 2 2 Logo, os sistemas são equivalentes, pois o par satisfaz ambas as equações. 28 Volume 5 b) S a b a b1 2 1 3 11 : − = − + = ⎧ ⎨ ⎩ e S a b a b2 2 3 : + = = ⎧ ⎨ ⎩ ⎩ ⎩ Resolvendo o segundo sistema de equações: a b a b + = = ⎧ ⎨ ⎩ 2 3 Substituindo a por b na primeira equação, temos: b + 2b = 3 3b = 3 b = 1 Como a = b, então a = 1. Agora, basta substituir os resultados no primeiro sistema e verificar se o par (1, 1) também é sua solução: 2 1 3 11 2 1 1 1 3 1 1 11 1 1 4 11 a b a b − = − + = ⎧ ⎨ ⎩ ⇒ ⋅ − = − ⋅ + = ⎧ ⎨ ⎩ ⇒ = − = (falso) (falsoo) ⎧ ⎨ ⎩ Logo, os sistemas não são equivalentes, pois o par não satisfaz ambas as equações. 21. Determine o valor de p e q para que os sistemas x y x y − = + = ⎧ ⎨ ⎩ 1 2 5 e px qy qx py − = − + = ⎧ ⎨ ⎩ 1 2 sejam equivalentes. Inicialmente, resolvemos o primeiro sistema: x y x y − = + = ⎧ ⎨ ⎩ 1 2 5 Multiplicando a primeira equação por –2 e somando com a segunda, determinamos o valor de y: − + = − + = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ = ⇒ = 2 2 2 2 5 3 3 1 x y x y y y E substituindo o valor de y na primeira equação, determi- namos o valor de x: x – y = 1 x – 1 = 1 ⇒ x = 2 Como os sistemas são equivalentes, o par (2, 1) também é solução do segundo sistema: p q q p p q p q ⋅ − ⋅ = − ⋅ + ⋅ = ⎧ ⎨ ⎩ ⇒ − = − + = ⎧ ⎨ ⎩ 2 1 1 2 1 2 2 1 2 2 Multiplicando a segunda equação por –2 e somando com a primeira, determinamos o valor de q: 2 1 2 4 4 5 5 1 p q p q q q − = − − − = − ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ − = − ⇒ = Substituindo o valor de q na primeira equação, determina- mos o valor de p: 2p – 1 = –1 2p = 0 ⇒ p = 0 22. Escalone, classifique e resolva os sistemas lineares a seguir: a) x y z x y z x y z + + = − + = − + = − ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 12 3 2 14 2 2 3 ⎩ Matriz ampliada 1 1 1 12 3 1 2 14 2 2 1 3 1 2 3 − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ L L L Multiplicamos L1 por –3 e somamos com L2. Multiplicamos L1 por –2 e somamos com L3. 1 1 1 12 0 4 1 22 0 4 1 27 1 2 3 − − − − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ L L L Multiplicamos L2 por –1 e somamos com L3. A última linha correspon- de à equação 0 · x + 0 · y + 0 · z = –5. Note que não existem valores de x, y e z que satisfaçam essa equação. Assim, o sistema é impossível: S = ∅ 1 1 1 12 0 4 1 22 0 0 0 5 1 2 3 − − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ L L L b) 2 3 11 6 5 2 3 18 x y z x y z x y z + + = + + = + + = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ ⎩ Matriz ampliada (observe que foram trocadas conve- nientemente de posição as duas primeiras linhas do sistema). 1 1 1 6 2 3 1 11 5 2 3 18 1 2 3 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ L L L Multiplicamos L1 por –2 e somamos com L2. Multiplicamos L1 por –5 e somamos com L3. 1 1 1 6 0 1 1 1 0 3 2 12 1 2 3 − − − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ L L L Multiplicamos L2 por 3 e somamos com L3. 1 1 1 6 0 1 1 1 0 0 5 15 1 2 3 − − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ L L L Assim: x y z y z z + + = − = − − = − ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 6 1 5 15 –5z = –15 ⇒ z = 3 y – z = –1 ⇒ y – 3 = – 1 ⇒ y = 2 x + y + z = 12 ⇒ x + 2 + 3 = 6 ⇒ x = 1 A solução é (1, 2, 3). O sistema tem uma única solução, logo é determinado. Matemática 29 c) x y z x y z x y z + + = + + = + + = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 0 2 2 4 0 3 0 ⎩ Matriz ampliada 1 1 1 0 2 2 4 0 1 1 3 0 1 2 3 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ L L L Multiplicamos L1 por –2 e so- mamos com L2. Multiplicamos L1 por –1 e so- mamos com L3. 1 1 1 0 0 0 2 0 0 0 2 0 1 2 3 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ L L L Assim: x y z z z + + = = = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 0 2 0 2 0 2z = 0 ⇒ z = 0 x + y + z = 0 ⇒ x + y + 0 = 0 ⇒ x = –y A solução é (–y, y, 0). O sistema tem infinitas soluções, portanto é indeterminado. d) x y z x y z + − = + + = ⎧ ⎨ ⎩ 2 2 3 2 5 ⎩ Matriz ampliada 1 1 1 2 2 3 2 5 1 2 −⎡ ⎣ ⎢ ⎤⎦ ⎥ L L Multiplicamos L1 por –2 e so- mamos com L2. 1 1 1 2 0 1 4 1 1 2 −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ L L Assim: x y z y z + − = + = ⎧ ⎨ ⎩ 2 4 1 y + 4z = 1 ⇒ y = 1 – 4z x + 1 – 4z – z = 0 ⇒ x = 1 + 5z A solução é (1 + 5z, 1 – 4z, z). O sistema tem infinitas soluções, portanto é indeterminado. e) x y x y x y + = − = + = − ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 2 5 2 9 ⎩ Matriz ampliada 1 1 2 1 1 5 2 1 9 1 2 3 − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ L L L Multiplicamos L1 por –1 e so- mamos com L2. Multiplicamos L1 por –2 e so- mamos com L3. 1 1 2 0 2 3 0 1 13 1 2 3 − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ L L L Assim: x y y y + = − = − = − ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 2 2 3 13 Como a segunda e a terceira equações determinam valo- res diferentes para y, o sistema é impossível. S = ∅ 23. (IFPR) Uma concessionária de veículos na cidade de Jacarezinho, no Paraná, vende carros de 1 000 cilin- dradas, carros de 1 400 cilindradas e carros de 1 600 cilindradas. O gerente da loja quer fazer o levantamen- to sobre as vendas desses carros durante 3 finais de semana consecutivos: • No primeiro fim de semana, foram vendidos: 1 car- ro de 1 000 cilindradas, 2 carros de 1 400 cilindra- das e 3 carros de 1 600 cilindradas, arrecadando R$ 260.000,00; • No segundo fim de semana, foram vendidos: 2 car- ros de 1 000 cilindradas, 1 carro de 1 400 cilindra- das e 1 carro de 1 600 cilindradas, arrecadando R$ 150.000,00; • No terceiro fim de semana, foram vendidos: 4 car- ros de 1 000 cilindradas, 3 carros de 1 400 cilin- dradas e 1 carro de 1 600 cilindradas, arrecadando R$ 290.000,00. Com base no levantamento obtido pelo gerente, os preços unitários dos carros de 1 000, 1 400 e 1 600 cilindradas são, respectivamente: a) R$ 25.000,00, R$ 40.000,00 e R$ 55.000,00. b) R$ 30.000,00, R$ 50.000,00 e R$ 60.000,00. X c) R$ 30.000,00, R$ 40.000,00 e R$ 50.000,00. d) R$ 30.000,00, R$ 40.000,00 e R$ 60.000,00. e) R$ 25.000,00, R$ 40.000,00 e R$ 50.000,00. Nomeando o preço de cada carro de 1 000 cilindradas por x, de cada carro de 1 400 cilindradas por y e de cada carro de 1 600 cilindradas por z, temos o seguinte sistema: x y z x y z x y z + + = + + = + + = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 2 3 260000 2 150000 4 3 290000 30 Volume 5 Resolvendo o sistema: Matriz ampliada 1 2 3 260 000 2 1 1 150 000 4 3 1 290 000 1 2 3 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ L L L Multiplicamos L1 por –2 e somamos com L2. Multiplicamos L1 por –4 e somamos com L3. 1 2 3 260 000 0 3 5 370 000 0 5 11 750 000 1 2 3 − − − − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ L L L Multiplicamos L2 por –5 e somamos com L3 multiplicada por 3. 1 2 3 260 000 0 3 5 370 000 0 0 8 400 000 1 2 3 − − − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ L L L Assim: x y z y z z + + = − − = − − = − ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 2 3 260 000 3 5 370 000 8 400 000 –8z = –400 000 ⇒ z = 50 000 –3y – 5z = –370 000 ⇒ –3y – 5 ∙ 50 000 = –370 000 ⇒ ⇒ –3y = –120 000 ⇒ y = 40 000 x + 2y + 3z = 260 000 ⇒ x + 2 ∙ 40 000 + 3 ∙ 50 000 = = 260 000 ⇒ x = 30 000 24. (UFRN) No início da utilização de mensagens cifradas, usava-se a teoria das matrizes para codificar/decodi- ficar mensagens. A codificação era feita da seguinte maneira: os números correspondentes às letras de uma palavra formavam uma matriz coluna e depois multiplicava-se uma matriz geradora por essa coluna. Cada letra do alfabeto corresponde a um valor numéri- co, segundo a sua ordem: A = 1, B = 2, C = 3 ... Y = 25 e Z = 26. Uma mensagem foi enviada com os números 23 – 17 – 70 para uma pessoa que conhecia a matriz geradora a seguir. 1 0 1 0 1 2 3 0 4 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ A palavra enviada foi: a) não b) pai c) sim X d) voa 1 0 1 0 1 2 3 0 4 23 17 70 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⋅ ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ x y z x z y z x z + + + ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 2 3 4 23 17 70 Resolvendo o sistema formado pela igualdade matricial: Matriz ampliada 1 0 1 23 0 1 2 17 3 0 4 70 1 2 3 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ L L L Multiplicamos L1 por –3 e somamos com L3. 1 0 1 23 0 1 2 17 0 0 1 1 1 2 3 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ L L L Assim: x z y z z + = + = = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 23 2 17 1 z = 1 y + 2z = 17 ⇒ y = 15 x + z = 23 ⇒ x = 22 Portanto, a sequência das letras da palavra é 22 – 15 – 1, que representa a palavra voa. 25. (UFSM – RS) Na peça “Um xadrez diferente”, que en- cenava a vida de um preso condenado por crime de colarinho branco, foi utilizado como cenário um mosai- co formado por retângulos de três materiais diferentes, nas cores verde, violeta e vermelha. Considere que x, y e z são, respectivamente, as quantidades em quilos dos materiais verde, violeta e vermelho utilizados na confecção do painel e que essas quantidades satisfazem o sistema linear x y z x y z x y z + + = + + = + + = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 3 2 250 2 5 3 420 3 5 2 430 Sobre a solução desse sistema e a quantidade dos materiais verde, violeta e vermelho utilizada no painel, afirma-se: I. O sistema tem solução única e x + y + z = 120, isto é, a soma das quantidades dos três materiais empregados é 120 quilos. II. O sistema não tem solução, é impossível determinar a quantidade de cada material empregado. III. O determinante da matriz dos coeficientes a qual está associada ao sistema é diferente de zero e x = 2y e y = 3z. IV. O determinante da matriz dos coeficientes a qual está associada ao sistema é zero. O sistema tem solução, porém, para determinar a quantidade dos materiais utilizados, é necessário saber previamente a quantidade de um desses materiais. Está(ão) correta(s): Incorreta. O sistema é indeterminado. Incorreta. O sistema é indeterminado. Incorreta. O sistema é indeterminado. Correta. Matemática 31 a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d) apenas I e III. X e) apenas IV. Resolvendo o sistema: Matriz ampliada (observe que foram trocadas con- venientemente de posi- ção as duas primeiras linhas do sistema) 1 3 2 250 2 5 3 420 3 5 2 430 1 2 3 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ L L L Multiplicamos L1 por –2 e somamos com L2. Multiplicamos L1 por –3 e somamos com L3. 1 3 2 250 0 1 1 80 0 4 4 320 1 2 3 − − − − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ L L L Multiplicamos L2 por –4 e somamos com L3. 1 3 2 250 0 1 1 80 0 0 0 0 1 2 3 − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ L L L Assim: x y z y z + + = − − = − ⎧ ⎨ ⎩ 3 2 250 80 –y – z = –80 ⇒ y = 80 – z x + 3y + 2z = 250 ⇒ x + 3 ∙ (80 – z) + 2z = 250 ⇒ ⇒ x + 240 – 3z + 2z = 250 ⇒ x = z + 10 Portanto, o sistema é indeterminado, pois S = (z + 10, 80 – z, z). 26. (IFSC) Segundo uma promoção realizada por um time de futebol, os associados ganham crédito de R$ 6,00 em compras, na loja oficial do clube, por vitória do time, ganham R$ 2,00 por empate e não ganham, nem perdem créditos quando há derrota. Até o momento, o time jogou 8 partidas e cada vitória vale 3 pontos na tabela do campeonato, cada empate vale 1 ponto e cada derrota zero ponto, totalizando 16 pontos no campeonato e R$ 32,00 de créditos para associados. Em relação aos dados acima, analise as proposições abaixo e determine a soma da(s) correta(s). X (01) A situação apresentada no enunciado pode ser representada por um sistema linear. (02) Há apenas uma solução para a quantidade de vitórias, empates e derrotas do time. (04) Não existem valores reais que representem so- lução para a quantidade de vitórias, empates e derrotas do time. X (08) Há mais de uma solução para a quantidade de vitórias, derrotas e empates do time. (16) Podemos garantir que a quantidade de vitórias é maior que a soma de empates e derrotas. Somatório: 09 (01 + 08) Nomeando o número de vitórias por x, o número de empates por y e o número de derrotas por z, temos o seguinte sistema: x y z x y x y + + = + = + = ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ 8 3 16 6 2 32 Resolvendo o sistema: Matriz ampliada 1 1 1 8 3 1 0 16 6 2 0 32 1 2 3 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ L L L Multiplicamos L1 por
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