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ÁLGEBRA MÓDULO 13 CBMERJ 1 Todas os exercícios da apostila que tiverem essa câmera , estão gravados em vídeo para você. Nossos professores resolveram as questões, comentando cada detalhe para te ajudar na hora de estudar. Muitas questões trazem dicas preciosas. Não deixe de assistir aos vídeos dentro da plataforma on-line do Perspectiva e bons estudos! Matrizes Definição Matriz é um dispositivo retangular composto por linhas e colunas. Essa matriz possui 2 linhas e 3 colunas e diremos que M é uma matriz 2x3, representando da seguinte forma: M2x3. Representaremos seus elementos indicando primeiro a linha onde está localizado e depois pela coluna que pertence. Logo, m11 = 1, m12 = 4, m13 = 2, m21 = 8, m22 = -4, m23 = 5 Lei de Formação Algumas matrizes podem possuir uma lei de formação para seus elementos. Veja o exemplo abaixo: Ex: Monte a matriz A3x2 tal que aij = 2i – j 1. Tipos de Matrizes 1.1. Matriz Linha É a matriz formada somente por 1 linha, da forma A1xn. Ex: A1x5 = [7 54 3 -3 84] 1.2. Matriz Coluna É a matriz formada somente por 1 coluna, da forma Amx1. Ex: 1.3. Matriz Quadrada É a matriz que possui o mesmo número de linhas e colunas. Ex: OBS: Os elementos na posição aij, com i = j, são chamados de diagonal principal e os elementos na outra diagonal são chamados de diagonal secundária. 1.4. Matriz Identidade É um tipo de matriz quadrada onde os elementos na diagonal principal valem 1 e o demais valem 0. Ex: 1.5. Matriz Transposta É a matriz onde se troca as linhas de posição pelas colunas. Ex: 1.6. Matrizes Simétricas É a matriz que possui a propriedade de ser igual a sua transposta. Em outras palavras, A = AT. OBS: 1) Dessa forma, precisamos satisfazer as condições: − a matriz deve ser quadrada − os elementos simétricos em relação a diagonal principal devem ser iguais 2) As matrizes antissimétricas satisfazem a condição AT = - A. 2. Operações 2.1. Adição/Subtração Para realizar essas operações precisamos que as matrizes tenham a mesma ordem para, em seguida, somar/subtrair os termos de mesma posição. Amxn ± Bmxn = Cmxn→aij ± bij = cij Ex: 2.2. Multiplicação por Escalar Multiplicar um número por uma matriz significa multiplicar todos os elementos da matriz por esse número. Ex: ÁLGEBRA MÓDULO 13 CBMERJ 2 2.3. Multiplicação de Matrizes Para podermos multiplicar duas matrizes devemos satisfazer o seguinte critério: O número de colunas na primeira matriz deve ser igual ao número de linhas da segunda matriz. Se essa condição for satisfeita, a ordem da matriz resultante terá o mesmo número de linhas da primeira e o mesmo número de colunas da segunda. Amxn x Bnxp = Cmxp Ex: 3x2 X 2x3 → a matriz resposta terá ordem 3x3 = OBS: Note que essa operação não é comutativa, isto é, A x B ≠ B x A. 3. Matriz inversa É a matriz que faz com que: A.A-1 = I Exercícios: 1. Duas cidades A e B têm suas áreas urbanas divididas em regiões Comercial, Residencial e Industrial. A tabela 1 fornece as áreas dessas regiões em hectares para as duas cidades. A tabela 2, por sua vez, fornece os valores anuais médios de arrecadação, em milhões de reais por hectare, referentes ao Imposto Predial e Territorial Urbano (IPTU), ao fornecimento de energia elétrica e ao fornecimento de água. Tabela 1 Área Comercial Área Residencial Distrito Industrial Cidade A 10 25 42 Cidade B 8 12 18 Tabela 2 Área Comercial Área Residencial Distrito Industrial IPTU 12 6 5 Energia Elétrica 25 12 60 Água 15 10 50 Considere as matrizes 1 T e 2 T , associadas respectivamente às tabelas 1 e 2. 1 2 12 6 5 10 25 42 T T 25 12 60 8 12 18 15 10 50 = = Seja ij a os elementos da matriz resultante do produto t 1 2T T . Nessas condições, a informação contida no termo de ordem 22 a desse produto de matrizes é o valor total arrecadado com a) fornecimento de energia elétrica nas áreas residenciais. b) fornecimento da água da cidade A. c) fornecimento da água nas áreas residenciais. d) IPTU nos distritos industriais. e) fornecimento de energia elétrica na cidade B. 2. João, Sílvia e Pedro são funcionários de uma empresa. Considere as matrizes: ( )A 10 12 8= e 25 40 12 32 B 15 22 30 30 , 30 25 25 18 = em que: - a matriz A representa o valor, em reais, recebido por hora trabalhada de João, Sílvia e Pedro, respectivamente; - a matriz B representa a quantidade de horas trabalhadas por semana dos mesmos funcionários, em cada uma das quatro primeiras semanas no mês de julho de 2018; - na matriz B, as linhas 1 a 3 são para João, Sílvia e Pedro, respectivamente; e as colunas de 1 a 4 são, nessa ordem, para as quatro primeiras semanas do mês de julho, de modo que, por exemplo, o elemento 13 b é a quantidade de horas que João trabalhou na terceira semana desse mês. O valor pago pela empresa pelas horas trabalhadas por esses três funcionários na segunda semana de julho de 2018 será a) R$ 670,00 b) R$ 680,00 c) R$ 824,00 d) R$ 980,00 e) R$ 984,00 3. Em um torneio de vôlei, as equipes A, B, C e D obtiveram os resultados registrados na tabela a seguir. Equipe Vitórias por 3 0 Vitórias por 3 2 ou 3 1 Derrotas por 3 2 ou 3 1 Derrotas por 3 0 A 7 4 2 0 B 3 5 3 2 C 1 2 6 4 D 0 4 4 5 Sabendo-se que cada resultado, pelo regulamento do torneio, tem a pontuação correspondente segundo a tabela a seguir, a matriz que corresponde à pontuação total no torneio de cada equipe é Resultado Número de pontos Vitórias por 3 0 3 Vitórias por 3 2 ou 3 1 2 Derrotas por 3 2 ou 3 1 1 Derrotas por 3 0 0 ÁLGEBRA MÓDULO 13 CBMERJ 3 a) 31 22 13 17 b) 31 19 13 17 c) 31 22 13 12 d) 31 19 13 12 e) 31 22 20 17 4. Dadas as matrizes 1 3 A 2 0 = e 0 1 B , 1 2 = o produto A B é a matriz a) 3 7 2 2 b) 4 7 2 2 c) 3 7 0 2 d) 4 4 0 2 5. Considere as matrizes 1 1 2 M 2 0 3 2 1 1 − = − e 0 2 3 N 1 1 1 . 0 1 2 = − − A matriz M N tem em sua segunda coluna elementos cujo produto vale a) 56 b) 28 c) 0 d) 48 e) - 8 6. Um professor aplica, durante os cinco dias úteis de uma semana, testes com quatro questões de múltipla escolha a cinco alunos. Os resultados foram representados na matriz. 3 2 0 1 2 3 2 4 1 2 2 2 2 3 2 3 2 4 1 0 0 2 0 4 4 Nessa matriz os elementos das linhas de 1 a 5 representam as quantidades de questões acertadas pelos alunos Ana, Bruno, Carlos, Denis e Érica, respectivamente, enquanto que as colunas de 1 a 5 indicam os dias da semana, de segunda-feira a sexta-feira, respectivamente, em que os testes foram aplicados. O teste que apresentou maior quantidade de acertos foi o aplicado na a) segunda-feira. b) terça-feira. c) quarta-feira. d) quinta-feira. e) sexta-feira. 7. A matriz triangular de ordem 3, na qual ij a 0= para i j e ija 4i 5j 2= − + para i j é representada pela matriz a) 1 4 9 0 0 5 0 0 1 − − − − b) 1 4 9 0 1 5 0 0 0 − − − c) 3 8 13 0 4 9 0 0 5 d) 3 0 0 8 4 0 13 9 5 e) 1 0 0 4 0 0 9 5 1 − − − − 8. A matriz ij 2 2 M [a ] = tem lei de formação 2 ija i j .= + Nessas condições, o valor de det(M) det(2M)+ é a) 9.− b) 10.− c) 15.− d) 3.− e) 0.− 9. A matriz quadrada1 0 M 0 2 − = representa uma mensagem codificada. A mensagem decodificada é a matriz quadrada 1 x yM , z w − = tal que 1M− é a inversa da matriz M Sendo assim, o valor de x y z w+ + + é a) 1− b) 0 c)1 d) 1 2 e) 1 2 − 10. Leia o texto a seguir. Segundo o Sistema de Informações sobre Mortalidade(SIM), do Ministério da Saúde, em 2014 houve 59.627 homicídios no Brasil, o que representa 4,9% do total débitos do mesmo ano. Restringindo esses dados ao sexo masculino, obtemos que 7,9% desse novo total de 骲 itoss鉶 homicídios. De forma an醠oga, se restringirmos os dados ao sexo feminino, observamos que aqueles causados por homicídios representam 0,9% desse total. (Adaptado de: Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada e Fórum Brasileirode Segurança Pública. Atlas da Violêcia 2016. p. 6). Um pesquisador decide representar as informações presentes no texto através do uso de incognitas de acordo com a tabela a seguir. Inc骻nita Significado M Número de homicídios do sexo masculino F Número de homicídios do sexo feminino m Número de homicídios do sexo masculino f Número de homicídios do sexo feminino ÁLGEBRA MÓDULO 13 CBMERJ 4 Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a forma matricial do sistema de equações lineares que representa as informações contidas no texto. a) 3 3 3 3 0 0 1 1 49 49 M 59.6270 0 10 10 F 59.627 79 0 1 0 m 0 10 f 0 9 0 0 1 10 = − − b) 2 2 2 2 0 0 1 1 49 49 M 59.6270 0 10 10 F 59.627 79 0 1 0 m 0 10 f 0 9 0 0 1 10 = c) 1 1 0 0 M 59.627 0,049 0,049 0 0 F 59.627 0,079 0 1 0 m 0 0 0,09 0 1 f 0 = − − d) 3 3 3 3 0 0 1 1 49 49 M 59.6270 0 10 10 F 59.627 79 0 1 1 m 0 10 f 0 9 0 0 1 10 = − e) 0 0 1 1 M 59.627 4,9 1 0 4,90 F 59.627 0 0 1 7,9 m 0 0 0,9 0 1 f 0 = − 11. A Transferência Eletrônica Disponível (TED) é uma transação financeira de valores entre diferentes bancos. Um economista decide analisar os valores enviados por meio de TEDs entre cinco bancos (1, 2, 3, 4 e 5) durante um mês. Para isso, ele dispõe esses valores em uma matriz ij A [a ],= em que 1 i 5 e 1 j 5, e o elemento ij a corresponde ao total proveniente das operações feitas via TED, em milhão de real, transferidos do banco i para o banco j durante o mês. Observe que os elementos ii a 0,= uma vez que TED é uma transferência entre bancos distintos. Esta é a matriz obtida para essa análise: 0 2 0 2 2 0 0 2 1 0 A 1 2 0 1 1 0 2 2 0 0 3 0 1 1 0 = Com base nessas informações, o banco que transferiu a maior quantia via TED é o banco a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. e) 5. 12. Analise as proposições abaixo. I.O produto de uma matriz linha por uma matriz linha é uma matriz linha. II. Uma matriz identidade elevada ao quadrado é uma matriz identidade. III. O produto de uma matriz por sua transposta é a matriz identidade. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. b) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. c) Somente a afirmativa II é verdadeira. d) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. e) Todas as afirmativas são verdadeiras. 13. Sejam a e b números reais tais que a matriz 1 2 A 0 1 = satisfaz a equação 2A aA bI,= + em que I é a matriz identidade de ordem 2. Logo, o produto ab é igual a a) 2.− b) 1.− c) 1. d) 2. 14. Seja ij 22 A (a )= uma matriz tal que i ij j j , se i j a . ( i) , se i j − = = − A inversa da matriz A, denotada por 1A ,− é a matriz a) 1 2 2 1 1 2 − − b) 1 2 2 1 1 2 − − c) 1 2 6 3 1 2 6 3 − − − d) 1 2 6 3 1 2 6 3 − − e) 2 1 3 6 1 1 3 6 − − − 15. Sobre matrizes, assinale o que for correto. 01) A matriz ij n n A [a ] ,= com ij a 0= se i j, é uma matriz triangular inferior. 02) Uma matriz ij n n A [a ] = é chamada matriz diagonal se ij a 0,= sempre que i j.= ÁLGEBRA MÓDULO 13 CBMERJ 5 04) Considere uma matriz ij 3 5 A [a ] .= Ela será a matriz identidade se ij ij a 1, i j . a 0, i j = = = 08) Ao somarmos uma matriz 3 2 com uma 2 3, teremos uma matriz 3 3. 16) Se A é uma matriz m n, então a multiplicação da matriz A por sua transposta tA será uma matriz m m. 16. Em uma grande cidade, para estudar o nível de ruído a que estavam expostos os habitantes, a prefeitura realizou quatro medições diárias durante cinco dias em um cruzamento de grande movimento. Cada elemento ij a da matriz a seguir representa o nível de ruído, em decibéis (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 o nível médio de ruídos registrados no quarto dia e assinale a alternativa correta: a) 46 dB b) 46,5 dB c) 52 dB d) 65,5 dB e) 68,5 dB 17. Considere A, B, C e X matrizes quadradas de ordem n e inversíveis. Assinale a alternativa FALSA. a) 1 1(A ) A− − = b) 1 1 1 1(A B C) C B A− − − −= c) 1 1A X C B X A C B− −= = d) 1 n det Adet (2 A B ) 2 det B − = 18. Sendo a um número real, considere a matriz 1 a . 0 1 − Então, 2017A é igual a a) 1 0 . 0 1 b) 1 a . 0 1 − c) 1 1 . 1 1 d) 20171 a . 0 1 − 19. Anselmo (1), Eloi (2), Pedro (3) e Wagner (4) são matemáticos e, constantemente, se desafiam com exercícios. Com base na matriz D, a seguir, que enumera cada elemento ij a representando o número de desafios que "i" fez a "j", assinale, respectivamente, quem mais desafiou e quem foi mais desafiado. 0 5 2 7 6 0 4 1 D 1 7 0 3 2 1 8 0 = a) Anselmo e Pedro. b) Eloi e Wagner. c) Anselmo e Wagner. d) Pedro e Eloi. e) Wagner e Pedro. 20. Considere a matriz 3 3 3 a a b b M a a 0 . 2 5 3 − = Se a e b são números reais não nulos e det(M) 0,= então o valor de 2 214a 21b− é igual a a)15 b) 28 c) 35 d) 49 e) 70 21. Uma matriz A de ordem 2 transmite uma palavra de 4 letras em que cada elemento da matriz representa uma letra do alfabeto. A fim de dificultar a leitura da palavra, por se tratar de informação secreta, a matriz A é multiplicada pela matriz 3 1 B 5 2 − = − obtendo-se a matriz codificada B A. Sabendo que a matriz B A é igual a 10 27 , 21 39 − − podemos afirmar que a soma dos elementos da matriz A é: a) 46 b) 48 c) 49 d) 47 e) 50 22. Se o produto das matrizes 1 p M q 1 = e x 1 K 1 y = satisfaz a condição M K K M, = então, a expressão pq xy− é igual a a) 2 2p x− ou xy.− b) 2 2p x+ ou xy.− c) 2 2p q− ou 2x .− d) 2 2p q+ ou 2x .− ÁLGEBRA MÓDULO 13 CBMERJ 6 23. A temperatura da cidade de Porto Alegre – RS foi medida, em graus Celsius, três vezes ao dia, durante 6 dias. Cada elemento ij a da matriz 9,4 8,1 12,4 15,7 13 11,7 A 12,2 10,5 15 18,2 14,2 13,1 15,7 13,2 17,5 21 16,3 18,5 = corresponde à temperatura observada no tempo i do diaj. Com base nos dados da matriz A, analise as seguintes proposições: I. A temperatura mínima registrada está na posição 12 a II. A maior variação de temperatura registrada entre os tempos 1 e 2 aconteceu no primeiro dia. III. A temperatura máxima registrada está na posição 34 a Estão corretas as afirmativas a) I e III apenas. b) I e II apenas. c) II e III apenas. d) I, II e III. 24. Uma matriz B possui i linhas e j colunas e seus elementos são obtidos a partir da expressão ij b i 2j.= − Seja uma matriz ij 2 3A (a ) = cujos elementos da primeira coluna são nulos e 2 I a matriz identidade de ordem 2, tal que 2 AB I .= O valor numérico do maior elemento da matriz A é igual a a) 0 b)1 c) 2 d) 3 25. Considere as matrizes A x y 1= e 4 1 8 B 1 9 2 8 2 12 = − − a transposta de A denotada por tA e um sistema de coordenadas cartesianas ortogonais xOy. Considerando esses dados, é correto afirmar que 01) o produto AB é uma matriz linha. 02) o produto tBA é uma matriz linha. 04) tA é uma matriz coluna. 08) a equação tABA 0= é equivalente à equação 2 24x 9y 16x 12 0.+ − − = 16) a equação tABA 0= é a equação de uma cônica em xOy. 26. Determine uma matriz invertível P que satisfaça a equação 1 5 0P A , 0 2 − = − sendo 1 2 A . 3 3 − = a) 5 10 3 9 P 2 2 3 9 = − b) 2 10 P 6 15 = − c) 2 101 P 3 310 = − d) 2 2 9 3 P 10 5 9 3 − − = − e) 1 1 5 P 3 3 5 2 = − 27. Para combater a subnutrição infantil, foi desenvolvida uma mistura alimentícia composta por três tipos de suplementos alimentares: I, II e III. Esses suplementos, por sua vez, contêm diferentes concentrações de três nutrientes: A, B e C. Observe as tabelas a seguir, que indicam a concentração de nutrientes nos suplementos e a porcentagem de suplementos na mistura, respectivamente. Nutrient e Concentração dos Suplementos Alimentares (g kg) Suplemento Alimentar Quantidad e na Mistura (%) I II III A 0,2 0,5 0,4 I 45 B 0,3 0,4 0,1 II 25 C 0,1 0,4 0,5 III 30 A quantidade do nutriente C, em g kg, encontrada na mistura alimentícia é igual a: a) 0,235 b) 0,265 c) 0,275 d) 0,295 28. Observe a matriz A, quadrada e de ordem três. 0,3 0,47 0,6 A 0,47 0,6 x 0,6 x 0,77 = Considere que cada elemento ij a dessa matriz é o valor do logaritmo decimal de (i j).+ O valor de x é igual a: a) 0,50 b) 0,70 c) 0,77 d) 0,87 ÁLGEBRA MÓDULO 13 CBMERJ 7 29. Considere a sequência de matrizes 1, 2 3 (A A , A ,...), todas quadradas de ordem 4, respectivamente iguais a: 0 1 2 3 16 17 18 19 32 33 34 35 4 5 6 7 20 21 22 23 36 37 38 39 , , , ... 8 9 10 11 24 25 26 27 40 41 42 43 12 13 14 15 28 29 30 31 44 45 46 47 Sabendo que o elemento ij a 75432= é da matriz n A , determine os valores de n, i e j. 30. Observe parte da tabela do quadro de medalhas dos Jogos Pan- americanos do Rio de Janeiro em 2007: país medalhas tipos total 1- ouro 2- prata 3- bronze 1. Estados Unidos 97 88 52 237 2. Cuba 59 35 41 135 3. Brasil 54 40 67 161 Com base na tabela, é possível formar a matriz quadrada A cujos elementos ij a representam o número de medalhas do tipo j que o país i ganhou, sendo i e j pertencentes ao conjunto {1, 2, 3}. Para fazer outra classificação desses países, são atribuídos às medalhas os seguintes valores: - ouro: 3 pontos; - prata: 2 pontos; - bronze: 1 ponto. Esses valores compõem a matriz 3 V 2 . 1 = Determine a partir do cálculo do produto AV, o número de pontos totais obtidos pelos três países separadamente. Gabarito: 1. E 2. ANULADA Questão anulada no gabarito oficial. Os valores pagos pela empresa pelas horas trabalhadas por esses três funcionários, em cada semana do mês de julho de 2018, correspondem aos elementos da matriz 1 3 4 25 40 12 32 (10 12 8) 15 22 30 30 ( 864 ). 30 25 25 18 = A resposta é R$ 864,00. 3. C 4. C 5. B 6. A 7. A 8. C 9. E 10. A 11. A 12. C 13. A 14. E 15. 01 + 16 = 17. 16. A 17. C 18. B 19. A 20. C 21. D 22. A 23. D 24. B 25. 01 + 04 + 16 = 21. 26. E 27. D 28. B 29: 75432 4714 16 8= + Logo, n 4714 1 4715 e i 3 e j 1.= + = = = 30:Estados Unidos: 519 Cuba: 288 Brasil: 309
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