Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Introdução Linguagem das máquinas Vivemos hoje a era digital, que trouxe – e continua a proporcionar – mudanças radicais na comunicação. Muito antes de serem desenvolvidos os compu- tadores, o homem já havia desenvolvido a teoria das matrizes, sem a qual o mundo digital não existiria. Nenhum programa gráfico, nem o Word nem o Excel, por exemplo, poderiam ser criados se não existissem as matrizes. Então, não há exagero em dizer que Ma- triz é a linguagem das máquinas. Tudo começou com o desenvolvimento do hábito, simples e milenar, de registrar números agrupando-os em tabelas. Para se ter uma ideia de quão antiga essa prática é, o capítulo VII de uma das principais obras da matemática chinesa – “Os nove capítulos sobre a arte da matemática”, escrita por Chiu-Chang Suan-Shu, que data do século II a.C. e contém uma coleção de 246 problemas – trata, entre outras coisas, da resolução de equações e sistemas lineares com os números alinhados em forma matricial, ou seja, organizados em linhas e colunas. © Sh ut te rs to ck /r a2 st ud io O célebre matemático francês Augustin Louis Cau- chy chamava as matrizes de “tableau ” (tabelas), isso em 1826. Porém, o termo matriz, como conhecemos hoje, foi usado pela primeira vez pelo matemático inglês James Joseph Sylvester, num artigo publicado em 1850, onde usou a palavra matriz como sinônimo de ventre, por ser o “local onde se gera ou se cria algo ”, fazendo referência ao significado original do latim, matrix. Em 1858, Arthur Cayley, grande amigo de Sylvester, escreveu o artigo “Memoir on the Theory of Matrices ”, consagrando assim o termo matriz. Para iniciar o estudo desse importante assunto, e familiarizar-se com as notações, considere, como exem- plo, a situação descrita a seguir. João e Maria conseguiram obter as seguintes notas em Matemática, Física e Química: Matemática Física Química João 7,0 5,0 6,0 Maria 9,0 4,0 5,0 Com as notas de João e Maria, podemos formar a tabela: A = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 7 5 6 9 4 5 W el lc om e Li br ar y, Lo nd on . Arthur Cayley 1821 – 1895 W el lc om e Lib ra ry , L on do n. James Sylvester 1814 – 1897 1 01 Aula 1C Matemática Matrizes Essa tabela de números, dispostos em linhas e colu- nas, é uma matriz do tipo 2 × 3, onde 2 é o número de linhas e 3, o de colunas. Podemos também representá-la das seguintes formas: A = ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ 7 5 6 9 4 5 7 5 6 9 4 5 A = Definição Chama-se matriz real do tipo m × x (lemos m por n) toda tabela formada por números reais dispostos em m linhas e n colunas. Os números que formam a tabela são chamados de elementos da matriz. Vale destacar ainda que uma matriz do tipo m n× tem exatamente m n. elementos. Exemplos: A = − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 2 5 1 0 1 3 é uma matriz 3 × 2; B = −⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ 1 2 5 3 0 5 6, é uma matriz 2 × 3; C = − −2 3 1 11 0 2 10 4 5 é uma matriz 3 × 3. Notação Dada uma matriz A, denotaremos por aij cada um dos elementos dessa matriz, onde i indicará a linha e j, a coluna desse elemento. Assim, • se A é uma matriz 3 × 2, então A a a a a a a = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ × 11 12 21 22 31 32 3 2 De forma resumida, podemos escrever A aij= ×[ ]3 2 . Ou seja, A a A a a a a a a ij= ⇒ =× × ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ [ ]3 2 11 12 21 22 31 32 3 2 Exemplo: Escreva a matriz A aij= ×[ ]2 2 tal que a i jij = +3 . Solução: (I) A a A a a a aij = ⇒ =× ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ [ ]2 2 11 12 21 22 (II) a i j a a a aij = + ⇒ = ⋅ + = = ⋅ + = = ⋅ + = = ⋅ + = 3 3 1 1 4 3 1 2 5 3 2 1 7 3 2 2 8 11 12 21 22 Assim, a matriz é: A = ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ 4 5 7 8 Classificação de matrizes De acordo com o número de linhas e colunas, alguns tipos de matrizes podem receber nomes especiais. Matriz quadrada Matriz quadrada é toda e qualquer matriz que possui quantidades iguais de linhas e colunas. Exemplo: M = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 1 3 0 4 é uma matriz quadrada, pois tem duas linhas e duas colunas. Ou seja, é uma matriz quadrada do tipo 2 × 2, ou simplesmente, uma matriz de ordem 2. Exemplo: Na matriz quadrada de ordem 3, a seguir, estão destacadas as diagonais principal e secundária. A a a a a a a a a a = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 11 12 21 22 31 32 13 23 33 diagonal secundária diagonal principal É importante saber Ordem de uma matriz quadrada nada mais é do que o número de linhas (ou de colunas) dessa ma- triz. Portanto, uma matriz de ordem 3, por exemplo, é uma matriz quadrada do tipo 3 × 3. É importante destacar também: – chama-se diagonal principal de uma matriz qua- drada A o conjunto dos elementos aij dessa matriz tal que i = j; – chama-se diagonal secundária de uma matriz quadrada A o conjunto dos elementos aij dessa matriz tal que i + j = n + 1. 2 Semiextensivo Traço (tr) de uma matriz quadrada Chamamos de traço de uma matriz quadrada a soma dos elementos de sua diagonal principal. Considerando uma matriz quadrada A, de ordem n, temos que: tr(A) a a a a11 22 33 nn= + + + + Toda matriz é, de fato, um arranjo retangular de números reais. Porém, é comum que se chame de matriz retangular as matrizes em que o número de linhas é diferente do número de colunas. Matriz linha e matriz coluna Chamamos de matriz linha as matrizes do tipo 1 × n e de matriz coluna as matrizes do tipo m × 1, ou seja, as matrizes que têm uma única linha ou uma única coluna, respectivamente. Exemplos: • B = −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 7 13 é uma matriz coluna, pois é formada por uma única coluna. • C = [ ]32 7 1 é um exemplo de matriz linha, pois possui uma única linha. Igualdade de matrizes Dadas duas matrizes A e B, do mesmo tipo, dizemos que A e B serão iguais se, e somente se, todos os ele- mentos correspondentes forem iguais. Ou seja: Se A aij m n= ×[ ] e B b ij m n= ×[ ] , então A = B se, e somente se, a bij ij= para todos os valores possíveis de i e j note que i m e j n∈ ∈{ } { }( )1 2 1 2, , , , , , . Exemplo: Sejam as matrizes P x y = − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 8 1 e Q z = − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 2 1 3 . Se P Q= , então x = 2 , y = 3 e z = 8 . Tipos de matrizes Apresentaremos, a seguir, alguns tipos de matrizes. Outros tipos serão apresentados nas próximas aulas. Matriz nula Chama-se matriz nula toda e qualquer matriz cujos elementos são todos iguais a zero. Exemplo: O = → ⎛ ⎝ ⎜ ⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟⎟ 0 0 0 0 0 0 matriz nula do tipo 3 × 2 Matriz oposta Para toda matriz A existe, em correspondência, uma única matriz – A que é obtida trocando-se o sinal de cada elemento de A. Dizemos que – A é a matriz oposta de A. Exemplo: Se A = − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 1 0 4 3 , então − = − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥A 1 0 4 3 Matriz transposta Dada uma matriz A do tipo m × n, chama-se matriz transposta de A a matriz At , n × m, tal que a primeira coluna de At é igual à primeira linha de A, a segunda coluna de At é igual à segunda linha de A, e assim sucessivamente. Ou seja, as colunas da matriz At são, ordenadamente, iguais às linhas de A. Exemplo: Se A = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 5 3 4 1 0 2 , então sua transposta é A t = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 5 1 3 0 4 2 . Atenção Observe que A é uma matriz do tipo 2 × 3, en- quanto que At é do tipo 3 × 2. Note também que todo elemento aij de A é igual ao elemento aji de A t. Matriz simétrica Uma matriz quadrada A, de ordem n, é simétrica quando A = At, onde At denota a transposta de A. Exemplo: A matriz A = − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟⎟ 7 3 1 3 2 4 1 4 5 é simétrica, pois: A At = − − = ⎛ ⎝ ⎜ ⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟⎟ 7 3 1 3 2 4 1 4 5 Observação: Se A = –At, dizemos que a matriz A é antissi- métrica. Aula 01 3Matemática 1C Matriz triangular Uma matriz quadrada é denominada matriz triangular quando todos os elementos situados abaixo ou acima da diagonal principal são nulos. Quando, na matriz quadrada, são nulos os elementos acima da diagonal principal, essa é chamada de matriz triangular inferior. Quando são nulos os elementos abaixo da diagonalprincipal, ela é denominada matriz triangular superior. Exemplos: A = − → ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 2 0 0 6 3 0 1 5 9 Matriz triangular inferior B = − → ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 4 12 7 0 5 1 0 0 0 Matriz triangular superior Matriz diagonal Matriz diagonal é toda matriz quadrada em que os elementos fora da diagonal principal são iguais a zero. Exemplos: A = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ → 3 0 0 2 Matriz diagonal de ordem 2 B = − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ → 1 0 0 0 5 0 0 0 7 Matriz diagonal de ordem 3 Matriz identidade Matriz identidade é o nome dado a toda e qualquer matriz quadrada em que os elementos da diagonal principal são iguais a um, e os demais são todos iguais a zero. Notação: In = matriz identidade de ordem n Portanto, I an ij n n= ×( ) tal que a se i j se i jij = = ≠ ⎧ ⎨ ⎩ 1 0 , , Exemplos: I2 1 0 0 1 = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ I3 1 0 0 0 1 0 0 0 1 = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ I 4 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ Note que uma matriz identidade é, na verdade, uma matriz diagonal cujos elementos da diagonal principal são todos iguais a 1. 4 Semiextensivo 01. (FCMSC – SP) – Se a matriz 2 1 1 0 1 3 1 2 − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ x y x y é simé- trica, então o valor de x + y é: a) 3 d) –2 b) 1 e) –3 c) 0 02. (UFRJ) – Uma confecção vai fabricar três tipos de roupa utilizando materiais diferentes. Considere a matriz A = (aij), em que aij representa quantas uni- dades do material j serão empregadas para fabricar uma roupa do tipo i. A = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 5 0 2 0 1 3 4 2 1 a) Quantas unidades do material 3 serão emprega- das na confecção de uma roupa do tipo 2? b) Calcule o total de unidades do material 1 que será empregado para fabricar cinco roupas do tipo 1, quatro roupas do tipo 2 e duas roupas do tipo 3. 03. (UDESC) – A soma dos elementos da diago- nal principal com os elementos da diago- nal secundária da matriz transposta da matriz A a i se i j a i j se i j ij ij 2 2 2 1 2 × = = + = = + ≠ ⎧ ⎨ ⎪ ⎩⎪ é a) 17 d) 12 b) 15 e) 18 c) 16 Situações para resolver Aula 01 5Matemática 1C Testes Assimilação 01.01. (UFRN) – A solução da equação matricial − − = + + + ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 1 2 2 1 4 3 4 22x x x x x é um número: a) Maior que –1. b) Menor que –1. c) Maior que 1. d) Entre –1 e 1. e) Entre 0 e 3. 01.02. (FATEC – SP) – Sejam X a a a a = − − − + ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ 2 2 2 2 4 2 e Y = − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 2 4 8 2 , em que a IR. Se X = Y, então: a) a = 2 c) a = 1/2 e) a = 0 b) a = –2 d) a = –1/2 01.03. O valor de x + y, para que as matrizes C = 2 1 4 0 1 5 2 x y y x + − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ e D = 5 4 0 1 1 2 ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ sejam iguais é: a) –6 c) 8 e) 5 b) 0 d) –4 01.04. (PUCMG) – Seja A a matriz A aij= ×( )2 3, cuja lei de formação é dada por a i j se i j i j se i jij = + ≠ − = ⎧ ⎨ ⎩ 3 2 3 , , . É correto afirmar que: a) − −⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 1 5 6 7 2 9 c) −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 1 7 5 6 2 9 b) − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 1 7 5 2 6 9 d) − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 1 5 6 7 2 9 6 Semiextensivo 01.05. (UFPR) – Seja M = [aij] uma matriz de ordem 3 × 2, tal que: para i = j, aij = 2(i – j) e para i ≠ j, aij = 2i + j. A matriz M é: a) 0 2 2 0 4 0− ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ b) 0 6 6 0 8 10 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ c) 0 4 5 0 7 8 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ d) 0 5 7 4 0 8 ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ e) 0 6 8 6 0 10 ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ Aperfeiçoamento 01.06. (MACK – SP) – O traço de uma matriz quadrada é a soma dos elementos de sua diagonal principal. O traço da matriz A aij= ( ) ×3 3 , tal que a iij j , é: a) 33 c) 52 e) 26 b) 25 d) 43 01.07. (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 c) 2 e) 4 b) 5 d) 3 01.08. (UFAL) – Considere a matriz A aij= ×( )3 4 , na qual a i j se i j i se i jij = − ≤ > ⎧ ⎨ ⎩ , , O elemento que pertence à 3a. linha e à 2a. coluna da matriz At, transposta de A, é: a) 4 c) 1 e) – 2 b) 2 d) – 1 01.09. (UFSM – RS) – Sabendo-se que a matriz A y x x y = − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 36 7 0 5 4 30 3 2 é igual à sua transposta, o valor de 2x + y é: a) – 23 c) –1 e) 23 b) –11 d) 11 Aula 01 7Matemática 1C 01.10. (UEL – PR) – Uma matriz quadrada A é simétrica se A A T . Assim, se a matriz A y x z= − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 2 1 2 0 1 4 3 2 é simétrica, calcule x y z . a) – 2 c) 1 e) 5 b) – 1 d) 3 01.11. (UNIFOR – CE) – Indica-se por At a transposta de uma matriz A. Uma matriz quadrada A se diz ANTISSIMÉTRICA se, e somente se, At = – A. Nessas condições, qual das matrizes seguintes é antissimétrica? a) 1 2 2 0− ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ c) 1 0 0 1− ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ b) 1 0 0 1 ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ d) 0 2 2 0− ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 01.12. (UNESP – SP) – Considere três lojas, L1, L2 e L3, e três tipos de produtos, P1, P2 e P3. A matriz a seguir descreve a quantidade de cada produto vendido por cada loja na primei- ra semana de dezembro. Cada elemento aij da matriz indica a quantidade do produto Pi vendido pela loja Lj, 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 vendidos pelas três lojas é 40. d) a soma das quantidades de produtos do tipo Pi vendidos pelas lojas Li, i = 1, 2, 3, é 52. e) a soma das quantidades dos produtos dos tipos P1 e P2 vendidos pela loja L1 é 45. Aprofundamento 01.13. (UFSM – RS) – O diagrama dado representa a cadeia alimentar simplificada de um determinado ecossistema. As setas indicam a espécie de que a outra espécie se alimenta. Atribuindo valor 1 quando uma espécie se alimenta de outra e zero, quando ocorre o contrário, tem-se a seguinte tabela: Urso Esquilo Inseto Planta Urso 0 1 1 1 Esquilo 0 0 1 1 Inseto 0 0 0 1 Planta 0 0 0 0 A matriz A aij= ×( )4 4 , associada à tabela, possui a seguinte lei de formação: a) a se i j se i jij = ≤ > ⎧ ⎨ ⎩ 0 1 , , b) a se i j se i jij = = ≠ ⎧ ⎨ ⎩ 0 1 , , c) a se i j se i jij = ≥ < ⎧ ⎨ ⎩ 0 1 , , d) a se i j se i jij = ≠ = ⎧ ⎨ ⎩ 0 1 , , e) a se i j se i jij = < > ⎧ ⎨ ⎩ 0 1 , , 8 Semiextensivo 01.14. (UNIRIO – RJ) – Um laboratório farmacêutico fabrica 3 tipos de remédios utilizando diferentes compostos. Con- sidere a matriz A aij( ) dada a seguir, onde aij representa quantas unidades do composto j serão utilizadas para fabricar uma unidade do remédio do tipo i. 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 d) 27 b) 21 e) 30 c) 24 01.15. (PUCSP) – Sejam A e B duas matrizes. Se aij e bij são termos correspondentes nas matrizes A e B, respectivamen- te, e se considerarmos todas as diferenças a bij ij , chama-se distância entre A e B o maior valor de a bij ij . Dadas as matrizes P= −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 2 1 3 1 e Q = −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 3 1 1 3 , a distância entre P e Q é: a) 1 d) 4 b) 2 e) 5 c) 3 01.16. (AFA – SP) – Uma montadora de automóveis prepara três modelos de carros, a saber: MODELO 1 2 3 CILINDRADA (em litro) 1.0 1.4 1.8 Essa montadora divulgou a matriz abaixo em que cada termo aij representa a distância percorrida, em km, pelo modelo i, com um litro de combustível, à velocidade 10j km h/ . 6 7 6 7 2 8 9 8 2 11 10 12 11 8 5 7 5 7 8 5 8 10 5 9 5 11 5 11 3 2 7 5 9 5 5 8 1 , , , , , , , , , , , , , , 77 4 9 8 9 4 13 1, , , , ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ Com base nisso, é correto dizer que a) para motoristas que somente trafegam a 30 km/h o carro 1.4 é o mais econômico. b) se durante um mesmo período de tempo um carro 1.4 e um1.8 trafegam a 50 km/h, o 1.4 será o mais econômico. c) Para motoristas que somente trafegam a velocidade de 70 km/h, o carro 1.8 é o de maior consumo. d) Para motoristas que somente trafegam a 80 km/h, o carro 1.0 é o mais econômico. 01.17. (UESC – BA) – O fluxo de veículos que circulam pelas ruas de mão dupla 1, 2 e 3 é controlado por um semáforo, de tal modo que, cada vez que sinaliza a passagem de veículos, é possível que passem até 12 carros, por minuto, de uma rua para outra. Na matriz S= ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 0 90 36 90 0 75 36 75 0 cada termo indica o tempo, em segundos, que o semáforo fica aberto, num período de 2 minutos, para que haja o fluxo da rua i para a rua j. Então, o número máximo de automóveis que podem passar da rua 2 para a rua 3, das 8h às 10h de um mesmo dia, é a) 432 c) 900 e) 1100 b) 576 d) 1080 Aula 01 9Matemática 1C 01.18. (UFPE) – Um grupo de alunos dos cursos 1, 2 e 3 solicita transferência para outro curso, escolhido entre os mesmos 1, 2 e 3. A matriz abaixo representa o resultado obtido após as transferências: para i ≠ j, na interseção da linha i com a coluna j, encontra-se o número de estudantes do curso i que se transferiram para o curso j; para i = j, na interseção da linha i com a coluna j, encontra-se o número de estudantes do curso i que permaneceram no curso i. 132 7 8 12 115 13 14 15 119 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ Admitindo que cada aluno pode se matricular em apenas um curso, analise as afirmações seguintes, de acordo com as informações acima: ( ) Antes das transferências, existiam 147 alunos no curso 1. ( ) Após as transferências, existem 137 alunos no curso 2. ( ) Foram transferidos 26 alunos para o curso 3. ( ) O total de alunos transferidos é 69. ( ) O total de alunos nos cursos 1, 2 e 3 é de 363 alunos. Marque a alternativa correta: a) F, V, V, F, V c) V, V, V, F, V e) V, F, F, V, F b) V, V, F, F, V d) V, V, F, V, F 01.19. (UFRN) – A matriz abaixo é 7 × 7 e foi formada com o número 1 em cada posição da primeira linha, um 0 e um 2, alternadamente, nas posições da segunda linha, dois 0 e um 3, também alternadamente, nas posições da terceira linha, e assim sucessivamente. 1 1 1 1 1 1 1 0 2 0 2 0 2 0 0 0 3 0 0 3 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 7 ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜⎜ ⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟⎟ Numa matriz 100 × 100, construída com o mesmo critério, a quantidade de números diferentes de zero na centésima coluna é: a) 8 c) 10 b) 9 d) 11 10 Semiextensivo 01.01. b 01.02. b 01.03. c 01.04. d 01.05. c 01.06. b 01.07. e 01.08. d 01.09. c 01.10. e 01.11. d 01.12. e 01.13. c 01.14. b 01.15. e 01.16. d 01.17. c 01.18. d 01.19. b 01.20. a = 1; b = 3; c = 2 01.21. n = 4715; i = 3; j = 1 Gabarito Discursivos 01.20. (FUVEST – SP) – Diz-se que a matriz quadrada A tem posto 1 se uma de suas linhas é não nula e as outras são múltiplas dessa linha. Determine os valores de a, b e c para os quais a matriz 3 × 3 A a b c b c a c a b = − + + − − + ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ 2 1 2 3 3 2 1 6 3 1 2 2 tem posto 1. 01.21. (UERJ) – Considere a sequência de matrizes ( , , , )A A A1 2 3 , todas quadradas de ordem 4, respectivamente iguais a: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟⎟ , 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟⎟ , 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟⎟ ,... Sabendo que o elemento aij 75432 é da matriz A n , determine os valores de n, i e j. Aula 01 11Matemática 1C Introdução Operações com matrizes As operações com matrizes têm ampla aplicação em problemas práticos e são indispensáveis em inúmeras áreas. Nas engenharias, simuladores usados para modela- gem – estudo de tensões e resistência, por exemplo – não raramente geram matrizes com milhares (ou milhões) de variáveis que possibilitam resolver, computacionalmente, os sistemas lineares resultantes das análises. Na criptografia, que foi largamente usada em épocas de guerra, possibilita maior segurança nas transações via internet. Na Biologia, modelos matriciais possibilitam deter- minar os prováveis genótipos de descendentes e acom- panhar a distribuição genotípica através das gerações. Imagens processadas digitalmente – fotos tiradas por celulares, imagens visualizadas em páginas da in- ternet e animações cinematográficas, por exemplo – são convertidas em matrizes. Imagens binárias usam apenas duas cores e cada ele- mento da matriz correspondente é igual a zero ou um: 1 indica que o pixel assume a cor branca e 0, a cor preta (pixel é o menor elemento gráfico de uma imagem). Nas imagens coloridas, um dos sistemas adotado é o RGB (Red, Green e Blue), que usa três matrizes para especi- ficar a intensidade de vermelho, verde e azul em cada pixel que compõe a imagem. O sistema RGB possibilita que sejam representadas 2563 cores diferentes (quase 17 milhões de cores). Operando com matrizes damos movimentos às ima- gens, aceleramos análises diversas e obtemos resultados cada vez mais precisos e confiáveis. © Sh ut te rs to ck /Im st oc ke r © Sh ut te rs to ck /d av or an a © Sh ut te rs to ck /Z ur ije ta © Sh ut te rs to ck /c ai m ac an ul Adição e subtração de matrizes Sendo A e B matrizes, será possível determinar a soma A + B e a diferença A – B se, e somente se, A e B forem matrizes do mesmo tipo, ou seja, se o número de linhas e de colunas de A for igual ao número de linhas e colunas de B, respectivamente. Definição: Considerando as matrizes A aij m n= ×( ) e B b ij m n= ×( ) , • se A B C+ = , então C c ij m n= ×( ) tal que c a bij ij ij= + , para todo i e todo j; • se A B C− = , então C c ij m n= ×( ) tal que c a bij ij ij= − , para todo i e todo j. Para somar, ou subtrair, as matrizes Am × n e Bm × n basta somar, ou subtrair, os elementos correspon- dentes dessas matrizes © Sh ut te rs to ck /d 8n n 12 Semiextensivo Aula 02 Matemática 1C Operações com matrizes Exemplos: • a b c d x y z w a x b y c z d w ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥+ = + + + + • 2 5 1 3 0 2 1 6 0 1 3 2 3 11 1 2 3 4− + − − = − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ • 2 5 1 3 0 2 1 6 0 1 3 2 1 1 1 4 3 0− − − − = − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ Propriedades da adição de matrizes Sendo A, B, C e O matrizes do tipo m n × , onde O denota a matriz nula, valem as seguintes propriedades: • A + B = B + A (comutatividade da adição) • (A + B) + C = A + (B + C) (associatividade da adição) • A + O = O + A = A (elemento neutro da adição) • A + (– A) = (–A) + A = O (existência do oposto) • A + C = B + C A = B (cancelamento) Atenção A – B = B – A se, e somente se, A = B. Multiplicação de uma matriz por um número Multiplicando-se uma matriz A aij m n= ×( ) por um número k obtém-se o produto k A. , que é a matriz m n× formada pelos elementos de A todos multipli- cados por k. Ou seja, • se A aij m n= ×( ) é uma matriz, k é um número e B k A= . , então B b ij m n= ×( ) tal que b k aij ij= . , para todo i e todo j. Exemplo: • 10 1 1 2 2 3 1 5 0 1 25 10 10 5 20 30 15 0 12 5 100 . − − = − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ , , , Multiplicação de matrizes Definição Dadas as matrizes A, do tipo m n× , e B, do tipo n p× , chama-se produto da matriz A pela matriz B a matriz A ∙ B, do tipo m p× , tal que: se A ∙ B = C, então C = (Cij)m × p tem elementos c a b a b a b a bi j i1 1j i2 2 j i3 3 j i n n j= + + + +. . . . , para todos os naturais i e j, desde que 1≤ ≤i m e 1≤ ≤j p Observações: 1. Sendo A e B matrizes, o produto A B. existe se, e somente se, o número de colunas da matriz A for igual ao número de linhas de matriz B. 2. Se as matrizes A e B são do tipo m n× e n p× , respectivamente, então o produto A B. existe e é uma matriz do tipo m p× . Am × n ∙ Bn× p = Cm × p iguais resultado Exemplo: Determine a matriz A B. , sabendo que A = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 2 3 1 0 4 5 e B = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 3 1 2 4 . Devemos multiplicar, ordenadamente, os elementos das linhas de A pelos elementos das colunas de B, e somar os produtos obtidos, conforme indicado a seguir: A B. .= ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 2 1 4 3 1 3 0 5 2 4 → ( )" "( ) ( )linhas colunasde A de B. A B. . . . . . . . . . . . . = + + + + + + ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 2 3 2 1 1 3 1 1 4 3 4 1 3 2 3 4 0 2 0 4 5 2 5 4 A B. = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 12 14 3 1 22 24 Aula 02 13Matemática 1C Observe o passo a passo da multiplicação: A = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 2 3 1 0 4 5 e B = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 3 1 2 4 • Linha 1 x Coluna 1: 2 3 3 2 2 3 3 2 12⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = +⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ . . . • Linha 1 x Coluna 2: 2 3 1 4 2 1 3 4 14⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = +⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ . . . • Linha 2 x Coluna 1: 1 0 3 2 1 3 0 2 3 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = + ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ . . . • Linha 2 x Coluna 2 1 0 1 4 1 1 0 4 1 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = + ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ . . . • Linha 3 x Coluna 1 4 5 3 2 4 3 5 2 22 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = + ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ . . . • Linha 3 x Coluna 2 4 5 1 4 4 1 5 4 24 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = + ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ . . . Propriedades do produto matricial Considere as matrizes A, B, C e a matriz identidade de ordem n (In). Se forem atendidas as condições de existência da multiplicação e adição de matrizes, então valem as seguintes propriedades: • Associativa: (A ∙ B) ∙ C = A ∙ (B ∙ C) • Distributiva: A ∙ (B + C) = A ∙ B + A ∙ C ou (B + C) ∙ A = B ∙ A + C ∙ A • Elemento neutro da multiplicação: A ∙ In = In ∙ A = A A matriz identidade é o elemento neutro da multipli- cação de matrizes. É importante saber Considerando que O denota uma matriz nula, e su- pondo que existem os produtos A ∙ B, B ∙ A e A ∙ C, é importante destacar que • o produto de matrizes não é comutativo. Ou seja: Em geral, A ∙ B B ∙ A • o produto entre matrizes pode ser nulo, sem que uma das matrizes seja nula, isto é, A ∙ B = O não sig- nifica, necessariamente, que pelo menos uma das matriz (A ou B) é nula. Portanto: Podemos ter A ∙ B = O, com A O e B O • não vale a lei do cancelamento, ou seja, A ∙ B = A ∙ C não implica, necessariamente, que B = C. Ou seja: Podemos ter A ∙ B = A ∙ C, com B C e A O 14 Semiextensivo Situações para resolver 01. (PUCSP) – Dadas as matrizes A = − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 3 0 1 4 e B = − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 2 1 1 0 , então AB – BA é igual a: a) 0 0 0 0 ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ b) −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 3 1 2 7 c) 2 3 5 0 −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ d) −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 1 7 9 1 e) 1 0 0 1 ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 02. (UFPR) – Considerando as matrizes reais A ai j= ×( )3 3 e B bi j= ×( )3 3, cujos elementos estão definidos por a i ji j = + e b i ji j = − , calcule o elemento C21 da ma- triz C c A Bi j= = ⋅×( )3 3 . 03. (UEL – PR) – Uma indústria utiliza borracha, couro e tecido para fazer três modelos de sapatos. A matriz Q fornece a quantidade de cada componente na fabricação dos modelos de sapatos, enquanto a matriz C fornece o custo unitário, em reais, destes componentes. Dados: borracha couro tecido Q = 2 1 1 1 2 0 2 m 0 2 1 2 3 ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ od mod mod elo elo elo C borracha couro tecido = ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 10 50 30 A matriz V que fornece o custo final, em reais, dos três modelos de sapatos é dada por a) V = ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ 110 120 80 b) V = ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ 90 110 60 c) V = ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ 80 110 80 d) V = ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ 120 110 100 e) V = ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ 100 110 80 Aula 02 15Matemática 1C Testes Assimilação 02.01. (UEL – PR) – Analise as sentenças a seguir. I. O produto de matrizes A3 × 2 ∙ B2 × 1 é uma matriz 3 × 1. II. O produto de matrizes A5 × 4 ∙ B5 × 2 é uma matriz 4 × 2. III. O produto de matrizes A2 × 3 ∙ B3 × 2 é uma matriz qua- drada 2 × 2. É verdade que: a) somente I é falsa. b) somente II é falsa. c) somente III é falsa. d) somente I e III são falsas. e) I, II e III são falsas. 02.02. (FATEC – SP) – Dadas as matrizes A = −⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 1 1 2 0 3 4 e B= − − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 4 0 3 1 2 3 , a matriz 3A – 4B é igual a: a) 13 3 18 4 17 0 −⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ b) − − −⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ 13 3 18 4 17 0 c) − −⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ 13 3 18 4 17 0 d) − − − − ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ 13 3 18 4 17 0 e) Operação não definida 02.03. (UEPB – PB) – Sejam as matrizes A = − ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 3 5 2 1 0 1 , B= ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 4 3 e C= ( )2 1 3 . Sendo D = At + B ∙ C, a soma dos elementos d12 e d22 da matriz D é igual a: a) 22 d) 34 b) 10 e) 17 c) 20 02.04. (UNESP – SP) – Considere as matrizes A x y z B e C= = = ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 1 1 2 1 1 4 5 36 45 , com x, y, z núme- ros reais. Se A ∙ B = C, a soma dos elementos da matriz A é: a) 9 d) 50 b) 40 e) 81 c) 41 02.05. (FGV – SP) – Dadas as matrizes A x y z w = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ , B x w = − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 6 1 2 e C x y z w = + + ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 4 3 e sendo 3A = B + C, então: a) x + y + z + w = 11 b) x + y + z + w = 10 c) x + y – z – w = 0 d) x + y – y – w = –1 e) x + y + z + w > 11 16 Semiextensivo Aperfeiçoamento 02.06. (UFPR) – Dada a equação matricial x y z 2 1 3 0 1 2 3 4 8⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟= , o valor do produto xyz é igual a: a) 80 d) 60 b) 150 e) 32 c) 120 02.07. (PUCSP) – Se A = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 25 12 13 , B= − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 5 8 3 e C= − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 1 10 1 , então a matriz X, tal que A + B – C – X = 0, é: a) 31 6 17 − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ b) 17 6 31 − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ c) − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 31 6 17 d) 21 6 17 − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ e) 31 0 17 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 02.08. (UFPR) – Um criador de cães observou que as rações das marcas A, B, C e D contêm diferentes quantidades de três nutrientes, medidos em miligramas por quilograma, como indicado na primeira matriz abaixo. O criador decidiu misturar os quatro tipos de ração para proporcionar um alimento adequado para seus cães. A segunda matriz abaixo dá os percentuais de cada tipo de ração nessa mistura. A B C D nutriente nutriente nutriente 1 2 3 210 370 450 290 3400 520 305 485 145 225 190 260 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ percentuais de mistura A B C D 35% 25% 30% 10% ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ Quantos miligramas do nutriente 2 estão presentes em um quilograma da mistura de rações? a) 190 mg. c) 280 mg. e) 389 mg. b) 330 mg. d) 210 mg. 02.09. (UEL – PR) – Uma reserva florestal foi dividida em quadrantes de 1 m2 de área cada um. Com o objetivo de saber quantas samambaias havia na reserva, o número delas foi contado por quadrante da seguinte forma: Número de samambaias por quadrante 0 1 2 A 37 1 4 5 6 ⎡ ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎣ ⎦ =× Número de quadrantes 8 12 7 B 167 1 14 6 3 ⎡ ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎣ ⎦ =× O elemento aij da matriz A corresponde ao elemento bij da matriz B, por exemplo, 8 quadrantes contêm 0 (zero) samam- baia, 12 quadrantes contêm 1 samambaia. Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a opera- ção efetuada entre as matrizes A e B, que resulta no número total de samambaias existentes na reserva florestal.a) At × B c) A × B e) A + B b) Bt × At d) At + Bt Aula 02 17Matemática 1C 02.10. (UNIOESTE – PR) – Um comerciante vendeu três produtos distintos, P1, P2 e P3, durante os meses de janeiro, fevereiro e março, período no qual os preços de venda destes produtos sofreram variações. Na matriz A dada, um elemento ai,j representa o total de unidades do produto i vendidas no mês j, i = P1, P2 e P3 e j = jan., fev. e mar. Na matriz B, um ele- mento bj,i representa o preço de venda do produto i no mês j. jan fev mar A P P P . . . = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 1 2 3 3 1 2 1 0 2 3 1 4 P P P B Jan Fev Mar 1 2 3 30 20 35 28 20 40 27 25 38 = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ Seja C a matriz dada pelo produto de A por B (C = AB) e cm k, um elemento arbitrário de C. A respeito deste produto pode-se afirmar que a) c1,1 representa o total arrecadado com as vendas do produto P1 no mês de janeiro. b) c2,2 = 0 uma vez que a2,2 = 0. c) c3,3 representa o total arrecadado com as vendas do produto P3 durante os três meses. d) C é uma matriz de ordem 1 por 3. e) C é uma matriz de ordem 3 por 1. 02.11. (UFRGS) – A matriz C fornece, em reais, o custo das porções de arroz, carne e salada usadas em um restaurante: C arroz carne salada = ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 1 3 2 . A matriz P fornece o número de porções de arroz, carne e salada usadas na composição dos pratos tipo P1, P2, P3 desse restaurante: P prato P prato P prato P = ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ 2 1 1 1 2 1 2 2 0 1 2 3 . A matriz que fornece o custo de produção, em reais, dos pratos P1, P2, P3 é: a) 2 2 4 ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ b) 4 4 4 ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ c) 9 11 4 ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ d) 2 6 8 ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ e) 7 9 8 ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ 02.12. (ACAFE – SC) – Uma ONG faz o plantio de três tipos de mudas de árvores (imbuia, cerejeira e canela) para neu- tralizar a culpa de quem polui o meio ambiente. O plantio é realizado em áreas urbana e rural a pedido das empresas Classic, Luxor e Request. A tabela 1, mostra o plantio de árvores em áreas urbana e rural durante o mês de setembro de 2006 e a tabela 2, a quantidade de cada tipo de árvore plantada no mesmo mês. Empresa Áreas Urbana Rural Classic 6 4 Luxor 5 6 Request 4 5 Áreas Árvores Imbuia Cerejeira Canela Urbana 15 18 16 Rural 12 20 16 A quantidade de mudas de árvores plantadas pela ONG a pedido da empresa LUXOR, no mês de setembro, foi de: a) 566 c) 533 e) 582 b) 505 d) 485 Aprofundamento 02.13. (FGV – SP) – A, B e C são matrizes quadradas de or- dem 3, e I é a matriz identidade de mesma ordem. Assinale a alternativa correta: a) (A + B)2 = A2 + 2AB + B2 b) B ∙ C = C ∙ B c) (A + B) ∙ (A − B) = A2 − B2 d) C ∙ I = C e) I ∙ A = I 18 Semiextensivo 02.14. (UFF – RJ) – A transmissão de mensagens codificadas em tempos de conflitos militares é crucial. Um dos métodos de criptografia mais antigos consiste em permutar os sím- bolos das mensagens. Se os símbolos são números, uma permutação pode ser efetuada usando-se multiplicações por matrizes de permutação, que são matrizes quadradas que satisfazem as seguintes condições: cada coluna possui um único elemento igual a 1 (um) e todos os demais elementos são iguais a zero; cada linha possui um único elemento igual a 1 (um) e todos os demais elementos são iguais a zero. Por exemplo, a matriz M= ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 0 1 0 0 0 1 1 0 0 permuta os elemen- tos da matriz coluna Q a b c = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ transformando-a na matriz P b c a = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ , pois P = MQ. Pode-se afirmar que a matriz que permuta a b c ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ , transfor- mando-a em c a b ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ , é a) 0 0 1 1 0 0 0 1 0 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ . b) 1 0 0 0 0 1 0 1 0 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ . c) 0 1 0 1 0 0 0 0 1 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ . d) 0 0 1 0 1 0 1 0 0 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ . e) 1 0 0 0 1 0 0 0 1 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ . 02.15. (UFSM – RS) – Ao comprar os produtos necessários para fazer uma feijoada, uma dona de casa resolveu pesquisar preços em três supermercados. A matriz P dos preços está representada a seguir; a primeira linha mostra os preços por kg do supermercado A; a segunda, do supermercado B; a terceira, do supermercado C. Esses preços são relativos, res- pectivamente, aos produtos feijão, linguiça, tomate e cebola. P= ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤2 05 9 89 2 48 178 193 11 02 2 00 1 60 170 10 80 2 40 1 20 , , , , , , , , , , , , ⎦⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ =Q 5 3 2 3 Sabendo que a matriz Q representa as quantidades neces- sárias, respectivamente, de feijão, linguiça, tomate e cebola, a dona de casa economizará mais se efetuar as compras no supermercado: a) A b) B c) C d) A ou B indiferentemente e) A ou C indiferentemente 02.16. (FGV – SP) – Seja a matriz A = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 1 1 0 1 . Podemos afirmar que a soma dos elementos de A2013 é a) 3 d) 2015 b) 2013 e) 2016 c) 2014 Aula 02 19Matemática 1C 02.17. (UFSC) – Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01) Se A e B são matrizes tais que A ∙ B é a matriz nula, então A é a matriz nula ou B é a matriz nula. 02) Sejam as matrizes M e P, respectivamente, de ordens 5 × 7 e 7 × 5. Se R = M ∙ P, então a matriz R2 tem 625 elementos. 04) Chamamos “traço de L” e anotamos tr(L) a soma dos ele- mentos da diagonal principal de uma matriz quadrada L; então tr(L) = tr(LT). 08) A matriz A = (aij)1×3, tal que aij = i –3j é A = − − −[ ].2 5 8 16) Se as matrizes P, Q e R são escolhidas entre as listadas a seguir, para que PQ – R seja uma matriz nula, o valor de x deve ser 2. 3 1 2 3 6 1 1 0 2 ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ [ ] −⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 5 x x 119 6 ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 02.18. (UNIOESTE – PR) – Sendo A uma matriz quadrada e n um inteiro maior ou igual a 1, define-se An como a multiplicação de A por A , n vezes. No caso de A ser a matriz 0 1 1 0 − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ é correto afirmar que a soma A + A2 + A3 + ...+ A39 + A40 é igual à matriz a) 20 20 20 20 − − ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ c) 0 40 40 0 − − ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ e) 2 2 0 0 0 0 ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ b) 4 40 20 20 0 − − ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ d) 4 4 0 40 40 0 − − ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ 02.19. (ITA – SP) – Considere as matrizes: A X x y B= − − = = = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 1 0 1 0 1 2 1 0 0 1 1 2 , , , I Se x e y são soluções do sistema (AAt – 3I)X = B, então x+y é igual a: a) 2 d) – 1 b) 1 e) – 2 c) 0 20 Semiextensivo Discursivos 02.20. (UFMG) – Milho, soja e feijão foram plantados nas regiões P e Q, com ajuda dos fertilizantes X, Y e Z. A matriz A (fig. 1) indica a área plantada de cada cultura, em hectares, por região. A matriz B (fig. 2) indica a massa usada de cada fertilizante, em kg, por hectare, em cada cultura. Figura 1 A P Q = ← ← ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 50 20 20 40 10 30 m ilh o so ja fe ijã o Figura 2 X Y Z 10 20 15 milho A 15 20 20 soja 30 20 30 feijão ⎡ ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎣ ⎦ ← = ← ← a) Calcule a matriz C = A ∙ B. b) Explique o significado de c23, o elemento da segunda linha e terceira coluna da matriz C. 02.21. (ITA – SP) – Seja a matriz de ordem 3 × 2, dada por A = ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 1 0 0 1 1 1 a) Determine todas as matrizes B tais que BA = I2. b) Existe uma matriz B com BA = I2 que satisfaça BB T = I2? Se sim, dê um exemplo de uma dessas matrizes. Aula 02 21Matemática 1C Gabarito 02.01. b 02.02. c 02.03. b 02.04. b 02.05. b 02.06. c 02.07. a 02.08. e 02.09. a 02.10. c 02.11. e 02.12. c 02.13. d 02.14. a 02.15. c 02.16. d 02.17. 28 (04, 08, 16) 02.18. a 02.19. d 02.20. a) A B. = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 1400 1800 1750 1450 1600 1700 b) C23 = 1700 significa que serão neces- sários 1700 kg do fertilizante Z para as culturas de milho, soja e feijão na região Q. 02.21. a) B p p p q q q = − − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 1 1 , para p e q quaisquer. b) Sim! Exemplo:B = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 1 0 0 0 1 0 *(neste exemplo: p = q = 0) 02.22. a) C = ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ 0 8 1 5 b) D = ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ 6 10 2 14 c) E = −⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ 3 7 2 4 d) F = − − ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ 5 15 3 5 e) G = 14 10 10 6 ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ 02.22. (UDESC) – Dadas as matrizes A = −⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 1 5 1 3 e B= ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 1 0 3 2 , calcule as matrizes (C, D, E, F e G) resultantes das seguintes operações: a) C = A + Bt d) F = 3A – 2B b) D = A2 e) G = A ∙ B c) E = 2A – Bt Obs.: Bt é a matriz transposta da matriz B. 22 Semiextensivo
Compartilhar