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das A Gabarito utoatividades ÁLGEBRA LINEAR Centro Universitário Leonardo da Vinci Rodovia , nº .BR 470 Km 71, 1 040 Bairro Benedito - CEP 89130-000 I daialn - Santa Catarina - 47 3281-9000 Elaboração: Revisão, Diagramação e Produção: Centro Universitário Leonardo da Vinci - UNIASSELVI 2017 Prof.ª Grazielle Jenske Prof. Leonardo Garcia dos Santos Prof. Luiz Carlos Pitzer 3UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R GABARITO DAS AUTOATIVIDADES DE ÁLGEBRA LINEAR Centro Universitário Leonardo da Vinci Rodovia , nº .BR 470 Km 71, 1 040 Bairro Benedito - CEP 89130-000 I daialn - Santa Catarina - 47 3281-9000 Elaboração: Revisão, Diagramação e Produção: Centro Universitário Leonardo da Vinci - UNIASSELVI 2017 UNIDADE 1 TÓPICO 1 Acadêmico(a), um dos princípios da UNIASSELVI é “Não basta saber, é preciso saber fazer”. Agora chegou a sua vez de colocar em prática os conceitos sobre matrizes estudados neste tópico. 1 Sendo dadas as matrizes: A �B �C= = = − − − − − 8 3 2 4 1 5 1 4 5 3 8 5 1 8 2 4 3 5 , , Calcule: a) A + B b) A+C c) B + C d) A + B + C e) A – B – C f) A + C – B R.: a) A B+ = + = + + + + + + 8 3 2 4 1 5 1 4 5 3 8 5 8 1 3 4 2 5 4 3 1 8 5 5 = 9 7 7 7 9 10 b) A C+ = + − − − − − = + −( ) + + −(� 8 3 2 4 1 5 1 8 2 4 3 5 8 1 3 8 2 2)) + −( ) + −( ) + −( ) = − 4 4 1 3 5 5 7 11 0 0 2 0 4 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R c) B C+ = + − − − − − = + −( ) + + −( ) 1 4 5 3 8 5 1 8 2 4 3 5 1 1 4 8 5 2 33 4 8 3 5 5 0 12 3 1 5 0 + −( ) + −( ) + −( ) = − d) A B C+ + = + 8 3 2 4 1 5 1 4 5 3 8 5 + − − − − − = + + −( ) + + + + −( ) + + −( ) + + − 1 8 2 4 3 5 8 1 1 3 4 8 2 5 2 4 3 4 1 8 3 � (( ) + + −( ) = 5 5 5 8 15 5 3 6 5 e) A B C− − = − − − − − − − 8 3 2 4 1 5 1 4 5 3 8 5 1 8 2 4 3 5 = + − − − − − − + − � 8 3 2 4 1 5 1 4 5 3 8 5 1 8 2 4 3 5 = Noteque para subtrair matrizes aoperaçãorealiza� � � � ,�� � ddaé a somacomamatriz oposta��� � �� � . 8 1 1 3 4 8 2 5 2 4 3 4 1 8 3 5 5 5 + −( ) + + −( ) + −( ) + −( ) + + −( ) + + −( ) + + −( ) + = − − − 8 9 1 5 4 5 f) A B C+ − = 8 3 2 4 1 5 + − − − − − + + − − − − − − = + −( ) + −( )1 8 2 4 3 5 1 4 5 3 8 5 8 1 1 � 33 8 4 2 2 5 4 4 3 1 3 8 5 5 5 + + −( ) + −( ) + −( ) + −( ) + −( ) + −( ) + −( ) + −( ) + −( ) = − − − − 6 7 5 3 10 5 A B C− − = − − − − − − − 8 3 2 4 1 5 1 4 5 3 8 5 1 8 2 4 3 5 = + − − − − − − + − � 8 3 2 4 1 5 1 4 5 3 8 5 1 8 2 4 3 5 = Noteque para subtrair matrizes aoperaçãorealiza� � � � ,�� � ddaé a somacomamatriz oposta��� � �� � . 5UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R 2 Dadas as matrizes: A �B �e�C= − − = = − − 2 3 4 1 0 1 2 3 2 8 1 3 , Calcule: a) 5A + 3B b) 6A – 4B c) A + 5B – 2C d) 2B – C R.:a) 5 3 5 2 3 4 1 3 0 1 2 3 10 15 20 5 0 3 6 9 . . . .A B+ = − − + = − − + = − 10 12 26 4 b) 6 4 6 2 3 4 1 4 0 1 2 3 12 18 24 6 0 4 8 . . . .A B− = − − − = − − + − − −112 12 22 16 18 = − − c) A B C+ − = − − + − − − = − − 5 2 2 3 4 1 5 0 1 2 3 2 2 8 1 3 2 3 4 1 . . + + − − = − 0 5 10 15 4 16 2 6 6 14 12 20 d) 2 2 0 1 2 3 2 8 1 3 0 2 4 6 2 8 1 3 2 . .B C− = + − − = + − − = −66 3 9 3 Calcule os produtos indicados: a) 1 3 4 2 1 5 −( ) �.� b) − − 1 2 3 4 3 8 3 1 2 4 .� A B C+ − = − − + − − − = − − 5 2 2 3 4 1 5 0 1 2 3 2 2 8 1 3 2 3 4 1 . . + + − − = − 0 5 10 15 4 16 2 6 6 14 12 20 6 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R c) 2 3 0 3 1 3 3 2 4 5 1 4 − − .� � d) 1 0 0 1 2 3 7 0 �.� R.: a) 1 3 4 2 1 5 1 2 3 1 4 5 2 3 20 19−[ ] = + −( ) + = − + = [ ]. . . . [ ] b) − − = −( ) + −( ) + −( ) +1 2 3 4 3 8 3 1 2 4 1 3 2 1 1 8 2 2 1 3 2 4 3 . . . . . . . .33 4 1 3 8 4 2 3 3 4 4 3 2 8 4 3 8 9 4 24 8 9+ −( ) + −( ) + −( ) = − + − + − + − − −. . . . . � 116 1 4 5 5 16 7 = − − − c) 2 3 0 3 1 3 4 5 3 2 1 4 2 1 3 3 2 3 3 2 2 4 3− − = + −( ) −( ) + −( ) + −( . . . . . . )) + −( ) + −( ) + + + = + −. . . . . . . . . . . � 1 2 5 3 4 0 1 3 3 0 3 3 2 0 4 3 1 0 5 3 4 2 9 6 66 8 3 10 12 0 9 0 6 0 3 0 12 11 0 5 2 9 6 3 12 − − − + + + = − − d) 1 0 0 1 2 3 7 0 2 3 7 0 = . Note que o resultado é a mesma matriz, pois neste caso, ocorreu a multiplicação por I2 1 0 0 1 = , matriz identidade que por sua vez é o elemento neutro da multiplicação de matrizes. 4 Dada a matriz mostrada adiante: − − = −( ) + −( ) + −( ) +1 2 3 4 3 8 3 1 2 4 1 3 2 1 1 8 2 2 1 3 2 4 3 . . . . . . . .33 4 1 3 8 4 2 3 3 4 4 3 2 8 4 3 8 9 4 24 8 9+ −( ) + −( ) + −( ) = − + − + − + − − −. . . . . � 116 1 4 5 5 16 7 = − − − 2 3 0 3 1 3 4 5 3 2 1 4 2 1 3 3 2 3 3 2 2 4 3− − = + −( ) −( ) + −( ) + −( . . . . . . )) + −( ) + −( ) + + + = + −. . . . . . . . . . . � 1 2 5 3 4 0 1 3 3 0 3 3 2 0 4 3 1 0 5 3 4 2 9 6 66 8 3 10 12 0 9 0 6 0 3 0 12 11 0 5 2 9 6 3 12 − − − + + + = − − 7UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R A = − − 1 2 3 0 1 2 1 1 1 Determine: a) A2 b) �A��At. c) R.: a) b) Inicialmente, deveremos determinar a matriz At. Sendo A At� = − − → − − 1 2 3 0 1 2 1 1 1 1 0 1 2 1 1 3 2 1 Agora A At. .= − − − − 1 2 3 0 1 2 1 1 1 1 0 1 2 1 1 3 2 1 = + + + + −( ) + + −( ) + + + 1 1 2 2 3 3 1 0 2 1 3 2 1 1 2 1 3 1 0 1 1 2 2 3 0 0 1 1 . . . . . . . . . . . . . . ++ −( ) + + −( ) −( ) + + −( ) −( ) + + −( ) − 2 2 0 1 1 1 2 1 1 1 1 2 1 3 1 0 1 1 1 2 1 . . . . . . . . . . (( ) −( ) + + −( ) −( ) = + + + + − + − + + + . . . � 1 1 1 1 1 1 4 9 0 2 6 1 2 3 0 2 6 0 1++ + − − + − + − − + − = − − − − − 4 0 1 2 1 2 3 0 1 2 1 1 1 14 8 2 8 5 1 2 1 1 8 GABARITO DAS AUTOATIVIDADESUNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R Perceba que a matriz encontrada é uma matriz simétrica. c) Determinação da matriz 2A. 2 1 2 3 0 1 2 1 1 1 2 2 4 6 0 2 4 2 2 2 . .A = − − = − − Determinação da matriz 3.At 3 3 1 0 1 2 1 1 3 2 1 3 0 3 6 3 3 9 6 3 At = − − = − − . Agora: Que também é uma matriz simétrica. Note com isto que sempre que uma matriz multiplica sua transposta, o resultado é simétrico. 5 Sejam as matrizes A = (aij)2x2, com aij = i – j2 e B = (bij)2x2, com bij = aij + 1, encontre a matriz X de modo que: X – At + 2Bt = 0. 9UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R Construção da matriz A: A a a a a = = − − − − = − − − − � �11 12 21 22 2 2 2 2 1 1 1 2 2 1 2 2 1 1 1 4 2 1 2 4 = − − � 0 3 1 2 Construção da matriz B: verifique que utilizamos os elementos da matriz A. A a a a a = + + + + = + − + + − + = − − � �11 12 21 22 1 1 1 1 0 1 3 1 1 1 2 1 1 2 2 1 Agora, isolaremos x para trabalhar apenas com as operações matriciais: 6 Dados A a a i jeB x x yij x ij = ( ) = − = + 2 2 3 2 1 , �� , determine x e y sabendo que A = B. R.: Construção da matriz A: A a a a a = = − − − − = � � . . . . 11 12 21 22 3 1 1 3 1 2 3 2 1 3 2 2 2 1 5 4 Realizando a igualdade A = B 10 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R 7 Dadas as matrizes A eB= − − − = 6 5 4 3 2 1 0 3 7 10 8 11 �� , calcule A B�.�( ) t e B At t�.� . R.: Realizando o produto A.B: Obtendo (A.B)t = Agora, fazendo Bt . At: 11UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R B At t. � .= − − − = 0 7 8 3 10 11 6 3 5 2 4 1 Repare que Bt . At foram obtidas realizando a troca i j. 8 A e B são suas matrizes quadradas de ordem 2, cujos elementos são dados por a i jeb aij ij ij= − = ( )3 2 2 �� . Calcule A – ��.B R.: Construção da matriz A: A a a a a = = − − − − = −11 12 21 22 3 1 2 1 3 1 2 2 3 2 2 1 3 2 2 2 3. . . . . . . . 22 3 4 6 2 6 4 1 1 4 2 − − − = − Construção da matriz B: B a a a a = ( ) ( ) ( ) ( ) = −( ) =11 2 12 2 21 2 22 2 2 2 2 2 1 1 4 2 1 1 166 4 Por fim, devemos realizar A – B A B− = − + − − − − = − − − 1 1 4 2 1 1 16 4 0 2 12 2 9 Seja A uma matriz quadrada de ordem 3 cujos elementos são dados por aij = ≠ + = 0,� � ,� � . sei j i j sei j Calcule 3 3A I+ e 2 3A I− . R.: Lembre-se que I3 é a matriz identidade de ordem 3. 0 6 7 5 8 1 0 3 7 2 8 1 3 6 10 5 11 4 3 3 1 . . . . . . . . . . + −( ) + −( ) −( ) + + −( ) + −( ) + −( ) + 00 2 11 1 0 35 8 0 14 8 18 50 44 9 20 11 43 6 . .+ −( ) = − − + − − + − + − = − 112 0 =/ 12 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R Construção da matriz A: A a a a a a a a a a = = + + + 11 12 13 21 22 23 31 32 33 1 1 0 0 0 2 2 0 0 0 3 3 = 2 0 0 0 4 0 0 0 6 Agora, vamos resolver: 3 3 2 0 0 0 4 0 0 0 6 1 0 0 0 1 0 0 0 1 6 0 0 0 12 0 0 0 1 3A I+ = + =. 88 1 0 0 0 1 0 0 0 1 7 0 0 0 13 0 0 0 19 + = 2 2 2 0 0 0 4 0 0 0 6 1 0 0 0 1 0 0 0 1 4 0 0 0 8 0 0 0 12 3A I+ = − =. + − − − = 1 0 0 0 1 0 0 0 1 3 0 0 0 7 0 0 0 11 10 Determine x, y, z e t sabendo que: a) x y z − − = 3 1 5 10 2 5 b) x y z x t z3 2 3 10 1 4 18 + = − c) x y z − − + − − − − = − − − 5 1 0 1 1 3 2 4 5 1 6 2 1 5 5 R.: a) x y z x y z − − = → + 3 1 5 10 2 5 −− − = → − + − = 3 1 5 10 2 5 3 1 5 10 2 5 x y z . 13UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R E por igualdade de matrizes, segue: x y z x x x − = + = − = = = = 3 1 5 10 13 2 1 5 � ���������� ���������� ������������ 110 b) x y z x t z x x y t z z3 2 3 10 1 4 18 3 3 2 1 + = − → + + + + = 00 1 4 18 − Por igualdade: x x x x+ = → = → =10 2 10 5� 3 4 1+ = → =t t y y+ = − → = −3 1 4 2 18 3 18 6z z z z+ = → = → = c) x y z − − + − − − − = − − − 5 1 0 1 1 3 2 4 5 1 6 2 1 5 5 → + − − − − + − − = − − − x y z 1 5 1 3 1 2 4 0 5 1 6 2 1 5 5 Por igualdade: x x+ = → =1 1 0� y y− = → =3 2 5 z z− = − → = −4 5 1 11 (FUNIVERSA) Duas empresas, 1 e 2, são investigadas em três crimes fiscais, I, II e III. As evidências que relacionam as duas empresas aos crimes são tais que: 14 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R A evidência Relaciona a(s) empresa(s) Ao(s) crime(s) A 1 I e III B 1 e 2 I e II C 2 II e III D 1 I e II E 1 e 2 I, II e III F 2 III G 1 I e II H 1 e 2 II e III I 2 I e III Para tratar as informações necessárias à investigação desses crimes, um perito montou uma matriz M na qual cada elemento aij corresponde à quantidade de evidências que relacionam a empresa i ao crime j. Com base nessas informações, a matriz M é: a) 5 3 5 4 3 5 b) 5 5 3 3 4 5 c) 3 4 5 5 5 3 d) 3 5 4 5 5 3 e) � 3 5 5 4 5 3 R.: Como cada elemento �aij relaciona a quantidade de evidências (A, B, C, ... I), sobre a empresa (i) com crime (j), teremos que: M = 5 5 3 3 4 5 15UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R Para entender, veja que o elemento a21 conta a quantidade de evidências que a empresa 2, teve relação com o crime 1, ou seja, nos casos B, E, I, logo 3 oportunidades. OPÇÃO CORRETA: LETRA B 12 (UFMT) Sejam as matrizes A = (aij)2x3 tal que aij = j – 3i; B = (bij)3x2 tal que bij = 2i + j2; e C = (cij)2x2 tal que cij = ij. O elemento de maior módulo dentre os que formam a diagonal principal da matriz P, em que P = AB + 20C, é: a) 20 b) 9 c) -16 d) -12 e) 0 Contrução das matrizes: A = a a a a a a 11 12 13 21 22 23 = � . . . . . . 1 3 1 2 3 1 3 3 1 1 3 2 2 3 2 3 3 2 − − − − − − = − − − − − 2 1 0 5 4 3 B = b b b b b b 11 12 21 22 31 32 = 2 1 1 2 1 2 2 2 1 2 2 2 2 3 1 2 3 2 2 2 2 2 2 2 . � . . � . � . � . � + + + + + + = 3 6 5 8 7 10 C = a a a a 11 12 21 22 = 1 1 1 2 2 1 2 2 . . . . = 1 2 2 4 Agora, vamos resolver A.B: A.B = − − − − − 2 1 0 5 4 3 . 3 6 5 8 7 10 = −( ) + −( ) + −( ) + −( ) + −( ) + −( ) + −( ) 2 3 1 5 0 7 2 6 1 8 0 13 5 3 4 5 3 . . �.� . . �.� . . .77 5 6 4 8 3 10−( ) + −( ) + −( ) . . . O elemento de maior módulo é -12. OPÇÃO CORRETA: LETRA D 16 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R = − − + − − + − − − − − − 6 5 0 12 8 0 15 20 21 30 32 30 = − − − − 11 20 56 92 (I) Resolvendo 20 . C : 20 . C = 20 . 1 2 2 4 = 20 40 40 80 (II) Juntando (I) e (II), para calcular P = A . B + 20 . C, segue: + = = 13 Leia atentamente as sentenças a seguir: I- O produto das matrizes A, de ordem 4x2, e B, de ordem 2x2, é uma matriz de ordem 4 x 2. II- O produto das matrizes A de ordem 5x4 e B de ordem 5x2 é uma matriz de ordem 5x2. III- O produto das matrizes A de ordem 2x3 e B de ordem 3x4 é uma matriz quadrada. As sentenças verdadeiras são: a) ( ) I e III b) ( ) Apenas I c) ( ) Apenas III d) ( ) Apenas II e) ( ) I e II R.: I – Correta II – Incorreta, pois não há produto de uma matriz 5x4 por outra 5x2. Note que o número de colunas da 1ª matriz não condiz ao de linhas da segunda matriz. III – Incorreta, pois o resultado será uma matriz 2x4, que não é quadrada. OPÇÃO CORRETA: LETRA B 17UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R 14 (UEL-PR) Dadas as matrizes A = aij x( )3 2 , definida por a i jij = − ; B = bij x( )2 3 , definida por b jij = , C = cij( ) , definida por C = A . B, é correto afirmar que o elemento c23 é: a) ( ) Igual ao elemento c12. b) ( ) Igual ao produto de c) ( ) O inverso do elemento c32. d) ( ) Igual à soma de a �com�b12 11. e) ( ) Igual ao produto de a �por�b21 13. R.: Construção das matrizes: A = a a a a a a 11 12 21 22 31 32 = 1 1 1 2 2 1 2 2 3 1 3 2 − − − − − − = 0 1 1 0 2 1 − B = b b b b b b 11 12 13 21 22 23 = 1 2 3 1 2 3 Sabemos que C = A . B, logo: C = 0 1 1 0 2 1 − . 1 2 3 1 2 3 = 0 1 1 1 0 2 1 2 0 3 1 3 1 1 0 1 1 2 0 �.� .� �.� . �.� .� �.� �.� �.� �. + −( ) + −( ) + −( ) + + �� �.� �.� �.� �.� �.� �.� �.� �.� 2 1 3 0 3 2 1 1 1 2 2 1 2 2 3 1 3 + + + + = − − − 1 2 3 1 2 3 3 6 9 O elemento C23 é igual à 3, logo igual à a21 . b13 = 1 . 3 = 3. Logo, OPÇÃO E. 18 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R 5 Prove que a matriz A-1 = 2 3 2 3 1 3 1 3 2 3 1 3 1 3 1 3 1 3 − − − é inversa de A = 1 1 0 0 1 1 1 0 2 . R.: Para provar que A−1 é a inversa de A, temos que, por definição A−1 . A = I3 . Logo: 2 3 2 3 1 3 1 3 2 3 1 3 1 3 1 3 1 3 / / / / / / / / / − − − . 1 1 0 0 1 1 1 0 2 = = 2 3 0 1 3 2 3 2 3 0 0 2 3 2 3 1 3 0 1 3 1 3 2 3 0 0 2 3 2 3 + + − + − + + − + + + − �� ���� �� �� ���� �� −− + + − + + + + 1 3 0 1 3 1 3 1 3 0 0 1 3 2 3 ����� �� = 1 0 0 0 1 0 0 0 1 = I3 19UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R 16 Determine a matriz inversa da A = 1 1 0 0 1 1 1 0 2 . R.: Para determinar a matriz A−1 : A . A−1 = I Logo, A−1, pela questão 15 é 2 3 2 3 1 3 1 3 2 3 1 3 1 3 1 3 1 3 / / / / / / / / / − − − 17 Considere a matriz A = (aij) 4x4 definida por aij = 1 se i ≥ j e aij = i + j se i < j. Calcule a soma dos elementos da diagonal secundária. R.: A matriz genérica A aij= ( ) ×4 4 é dada por: A a a a a a a a a a a a a a a a a 11 12 13 14 21 22 23 24 31 32 33 34 41 42 43 44 = 1 3 4 5 1 1 5 6 1 1 1 7 1 1 1 1 Logo, a soma dos elementos da diagonal secundária é 1 1 5 5 12+ + + = . TÓPICO 2 Prezado(a) acadêmico(a), chegou a hora de você testar seus conhecimentos sobre o cálculo dos determinantes e suas propriedades. Lápis e borracha em mãos e boa atividade! 20 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R 1 Se A = ( aij ) é matriz quadrada de ordem 3 tal que aij = i - j então podemos afirmar que o seu determinante é igual a: a) 0 b) 1 c) 2 d) 3 e) -4 R.: Construção da matriz A: A a a a a a a a a a = = − − − − − − 11 12 13 21 22 23 31 32 33 1 1 1 2 1 3 2 1 2 2 2 3 33 1 3 2 3 3 0 1 2 1 0 1 2 1 0− − − = − − − Note que como a diagonal principal é nula, temos que det(A)=0, OPÇÃO A. 2 Encontre a solução da equação . 2 1 3 4 1 1 0 12− − =n n n R.: 2 1 3 4 1 1 0 12− − =n n n �pela�regra�de�Sarrus, : 2 1 1 1 4 0 3 1 3 0 1 2 4 1 12. . . . . . . . . . .−( ) + −( ) +( ) − −( ) + −( ) +( ) =n n n n n n − + −( ) + − =2 1 3 4 12n n n n n n n n n n2 2 3 4 12− − + − = n n2 4 12 0− − = Basta agora resolver a equação do 2°grau na incógnita n. n = − −( ) ± −( ) − −( )4 4 4 1 12 2 1 2 . . . 12, pela regra de Sarrus: 21UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R n �= ± +4 16 48 2 n' �= + = =4 8 2 12 2 6 ′′ = − = − = −n �4 8 2 4 2 2 Solução: {6,-2} 3 (UFBA-90) Calcule o determinante da matriz: A= 1 0 2 1 2 1 3 2 0 0 2 3 1 1 0 2 − − − R.: Para calcular o determinante de ordem 4 desta questão, utilizaremos o Teorema de Laplace. Assim: = − − − + − − − + +1 1 1 3 2 0 2 3 1 0 2 2 1 0 2 1 0 2 3 1 0 2 1 1 2 1.( ) . .( ) . + + − − − +0 1 1 0 2 1 1 3 2 0 2 3 4 1.( ) . 1 0 2 1 2 1 3 2 0 0 2 3 1 1 0 2 − − − = − − − + − − − + +1 1 1 3 2 0 2 3 1 0 2 2 1 0 2 1 0 2 3 1 0 2 1 1 2 1.( ) . .( ) . + + − − − +0 1 1 0 2 1 1 3 2 0 2 3 4 1.( ) . 22 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R = − −( ) + −( ) −( ) + + −( ) − −( )1 4 9 4 2 2 0 1 2 4. . . = − + + =9 4 6 1 4 Dadas as matrizes: A a �com�aij x ij= ( ) = + ≠ − + = 3 4 1 4 1 4 , ,� � � ,� � sei j sei j e B b �com�bij x ij= ( ) = + ≠ − + = 4 3 1 4 1 4 , ,� � � ,� � sei j sei j Calcule o determinante de AB. R.: A a a a a a a a a a = = − − 11 12 13 14 21 22 23 24 31 32 33 34 1 1 1 1 1 1 1 a a a 11 1 1 1 1− B a a a a a a a a a = = − − 11 12 13 21 22 23 31 32 33 41 42 43 1 1 1 1 1 a a a 11 1 1 1 1 1 1 − Realizando o produto A.B: A.B= 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 − − − − − − .� = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1. . . . . . . . .+ + −( ) −( ) + + −( ) + −( ) + ( ) −( ) + + −( ).. . . . . . . . . . . 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 + + −( ) + −( ) + − + −( ) −( ) + + −( ) + −11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ( ) + + −( ) + −( ) + −( ) + −( ) + + − . . . . . . . . . . . . (( ) −( ) + + + . . . .1 1 1 1 1 1 1 ≠ ≠ 23UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R = + + + − − + − + − + − − + + + + − − + + − + − + − − + 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1+ + + + = 4 0 0 0 4 0 0 0 4 Dando sequência, pelo fato de A.B ser uma matriz diagonal, seu determinante é dado pela multiplicação dos elementos da diagonal principal. Logo Det (A.B)=4.4.4=64. 5 Aplicando a regra da Sarrus, calcule os determinantes: a) 3 2 1 5 0 4 2 3 1 − − b) 2 1 2 3 1 0 4 1 3 − − − R.: a) 3 2 1 3 2 5 0 4 5 0 2 3 1 2 3 − − − = + + −( ) −( )( ) − −( ) + −( ) +( )3 0 1 2 4 2 1 5 3 2 0 1 3 4 3 1 5 2. . . . . . . . . . . = +( ) − − +( ) = − −( ) = + =8 15 36 10 23 26 23 26 49 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1. . . . . . . . .+ + −( ) −( ) + + −( ) + −( ) + ( ) −( ) + + −( ).. . . . . . . . . . . 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 + + −( ) + −( ) + − + −( ) −( ) + + −( ) + −11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ( ) + + −( ) + −( ) + −( ) + −( ) + + − . . . . . . . . . . . . (( ) −( ) + + + . . . .1 1 1 1 1 1 1 24 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R a) 2 1 2 3 1 0 4 1 3 − − − = −( ) −( ) + + −( )( ) − −( ) −( ) + −( ) +( )2 1 3 1 0 4 3 1 2 4 1 2 3 1 3 1 0 2. . . . . . . . . . . = − − −( ) = − −( ) = + =6 6 8 9 0 1 0 1 1) ( 6 Resolva a equação 2 3 2 0 1 2 3 2 − − =x x . R.: Resolvendo o determinante pela Regra de Sarrus, temos que: 2 3 2 0 1 2 3 − − x x → −( ) + −( ) +( ) − −( ) + −( ) +( ) =2 1 3 0 2 3 2 2 1 2 0 3 3 2 2. . . . . . . . . . . .x x x x → − +( ) − − +( ) =6 6 4 2 2x x² →− + + − =6 6 4 2 22x x →− + − = ÷( )2 6 4 0 22x x →− + − =x x2 3 2 0 Agora, resolvendo a equação quadrática encontrada na variável x: 25UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R x = − ± − −( ) −( ) −( ) 3 3 4 1 2 2 1 2 . . . x = − ± − − 3 9 8 2 ′ = − + − = − − =x 3 1 2 2 2 1 ′′ = − − − = − − =x 3 1 2 4 2 2 Solução: {1,2} 7 Seja a matriz quadrada A x x x x x = + − 1 3 3 1 2 1 . Calcule x de modo que det A = 0 R.: Para que det A=0, temos que: x x x x x + − = 1 3 3 1 2 1 0 → +( ) −( ) + + − − +( ) − −( ) =x x x x x x x x1 1 3 6 2 1 9 1 03. . . → −( ) + − − − − + =x x x x x x2 31 9 2 2 9 9 0. → − + − − − − + =x x x x x x3 39 2 2 9 9 0 →− + =3 7 0x → = −x 7 3 8 (Esam-RN) Assinale a proposição verdadeira: 26 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R a) ( ) Se M e N são matrizes quadradas de mesma ordem, então det(M·N)= det M·det N. b) ( ) Se A é uma matriz quadrada de segunda ordem e k *, então det (kA) = k·det A. c) ( ) Se det A = 0, então a matriz A é nula. d) ( ) Se det A = 0, então qualquer que seja a matriz X, de mesma ordem que A, tem-se AX = 0. e) ( ) O determinante da matriz resultante da soma de duas matrizes de mesma ordem é igual à soma dos determinantes dessas matrizes. R.: A primeira opção é a verdadeira. Note que se: M= 2 0 1 2 e N= 3 1 2 4 , temos: det(M.N)= det 6 2 7 9 54 14 40 = − = detM. det N= det 2 0 1 2 3 1 2 4 4 10 40 = =. .det 9 Dadas as matrizes A = 1 2 1 0 e B = − 3 1 0 1 , calcule det detA B+ e det( )A B+ . R.: detA= 1 0 2 1 2. .− = − detB= 3 1 0 1 3. .− −( ) = − Se A+B = 1 3 2 1 1 0 0 1 + − + + , temos que det(A+B) = 4.1-1.1 = 3 Logo, detA+detB= -2+3= -1 det(A+B)=3 27UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R 10 O valor de um determinante é 42. Se dividirmos a primeira linha por 7 e multiplicarmos a primeira coluna por 3, qual será o valor do novo determinante? R.: As operações que executamos com linhas e/ou colunas de um determinante irão diretamente afetar seu valor. Em particular, nesta questão, se o determinante é 42, teremos: • Divisão por 7: 42 7 6= • V Multiplicação por 3: 6.3=18 Assim sendo, o determinante passa a ser igual a 18. 11 Calcule os determinantes, utilizando o Teorema de Laplace. Obs.: Se aplicar as propriedades dos determinantes, justifique a resposta. a � � � � �b �) ) 6 3 9 4 6 5 9 2 6 6 2 0 9 1 9 3 1 1 3 1 2 6 6 4 2 1 5 − − − − − 11 3 1 3 1 R.: a) detA= 6 1 5 9 2 2 9 1 0 9 3 6 1 3 9 4 2 9 1 0 9 3 1 1 2 1. . . .−( ) − − − − + −( ) − − − − + + + −( ) − − − +6 1 3 9 4 5 9 2 0 9 3 3 1. . 6 1 3 9 4 5 9 2 2 9 1 4 1. .−( ) − − − − + → − − + −( ) − − − + −( ) + − − + +( ) −6 135 36 54 45 6 81 72 54 27 6 81 180 135 54 6. . . .(227 − − + + − = −( ) − −( ) + −( ) − −( )180 36 72 54 45 6 162 6 126 6 72 6 108) . . . . = − + − + =972 756 432 648 0 28 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R b) �. . . .1 1 6 6 4 5 3 3 1 1 1 2 1 1 3 1 5 3 3 1 1 3 1 1 2 1−( ) + −( ) + + + −( ) +2 1 1 3 1 6 3 3 1 1 1 3 1. . 1 1 1 3 1 6 6 4 5 3 3 4 1. .−( ) =+ = + + − − −( ) − + + − − −( ) +1 18 18 20 12 18 30 2 3 5 9 3 3 15. . + + + − − −( ) − + + − − −( )2 3 6 9 3 18 3 1 18 18 60 30 12 54. . � = −( ) − −( ) + −( ) − ( ) =− + − = −1 4 2 4 2 6 1 0 4 8 12 8. . . . � 12 Sejam as matrizes: A eB= − − = − − − 1 1 0 3 0 2 1 2 0 0 0 0 1 0 0 3 1 0 0 0 1 2 0 0 2 3 1 5 1 �� � 44 0 3 Então, calcule o det (A B). R.: Utilizando as propriedades dos determinantes, sabemos que: det(A.B)= detA.detB Agora, ao notar as matrizes A e B, percebemos que elas são triangulares, e assim sendo possuem determinante zero. Logo: det(A.B) = 0.0 = 0. 29UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R TÓPICO 3 Acadêmico(a), o processo de resolução de sistemas lineares pode parecer complicado no começo. Porém, não desista! É normal escolhermos caminhos que não nos levem à resposta esperada nas primeiras tentativas, mas o importante é reconhecer que a escolha foi errada e recomeçar outra vez. Lápis, borracha e mãos à obra! 1 Seja o sistema S x x x x x x x x x 1 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 0 2 5 2 : + − = − + = − + + = − . a) Verifique se (2, -1, 1) é solução de S. b) Verifique se (0,0,0) é solução de S. R.: Para verificar se um ponto é solução de um sistema, substituímos cada coordenada em sua respectiva incógnita a) Verifique se (2, -1,1) = 2 2 3 1 1 4 3 1 0 2 2 1 1 2 2 1 5 2 1 1 2 1 1 2 . .( ) .( ) .( ) + − − = − − = − − + = + + = − − + = − − + = − Repare que após a substituição, os resultados são iguais ao do sistema, logo (2,-1,1) é solução de S. a) Veja que ao substituir (0,0,0) na segunda equação, temos: 0 2 0 0 0 5− + = ≠. E assim sendo (0,0,0) não é solução de S. 2 Solucione os sistemas a seguir, utilizando a regra de Cramera) a) x y x y + = − = − 2 5 2 3 4 3 4 1 3 9 x y x y − = + = R.: a) Calculando os determinantes ≠ b) 30 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R Dp = 1 2 2 3 3 4 1 − =− + =� Dx = 5 2 4 3 15 8 7 − − =− + =−� � Dy= 1 5 2 4 4 10 14 − =− − =−� � Basta agora calcular os valores de x e y: x Dx Dp = = = 39 13 3 e y Dy Dp = = = 26 13 2 3 Se tivermos o sistema abaixo, então x + y + z + t é igual a: R.: Vamos resolver o sistema a seguir, pelo método de Gauss: Matriz aumentada: 1 1 1 0 1 1 0 1 1 5 0 1 1 1 7 1 1 0 1 4 − ��� ��� ��� 31UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R Resolvendo: L2 -L1+L2 L4 -L1+L4 1 1 1 0 1 0 1 0 1 6 0 1 1 1 7 0 0 1 1 5 − − − L3 L2+L3 1 1 1 0 1 0 1 0 1 6 0 0 1 2 13 0 0 1 1 5 − − − L4 L3+L4 1 1 1 0 1 0 1 0 1 6 0 0 1 2 13 0 0 0 3 18 − − Reescrevendo na forma de sistema, vem: x + y + z = -1 -y + t = 6 Z + 2t = 13 3t = 18 • Da última equação: 3 18 6t t= ⇒ = 32 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVINEAD Á L G E B R A L I N E A R • Na terceira equação: z z+ × = ⇒ =2 6 13 1 • Na segunda equação: − + = ⇒ =y y6 6 0 • Na primeira equação: x x+ + = − ⇒ = −0 1 1 2 Logo, x + y + z + t = - 2 + 0 + 6 + 1= 5 4 (UFBA) Dado o sistema 2 1 2 3 3 4 2 5 x y z x y z x y z − + = + − = − + + = − , qual o valor de x + y + z? R.: Resolução pelo método de Gauss: Matriz Aumentada: 2 1 1 1 1 2 1 3 3 4 2 5 − − − L2 - 2L1+L2 L4 − 3 2 L1+L3 2 1 1 1 0 4 1 3 0 112 1 2 13 2 − − − L4 4 1 − L2 33UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R 2 1 1 1 0 1 34 3 0 0 498 63 8 − − − Reescrevendo o sistema: • Da terceira equação: 49 8 63 8 63 8 8 49 9 7 × = − ⇒ = − × = −z z • Da segunda equação: 4 1 7 9 4 3 = −×−y y y+ = ⇒ = − = − = − = −27 28 1 4 1 4 27 28 7 28 27 20 20 28 5 7 • Da primeira equação: 2 5 7 9 7 1x − − + − = 2 5 7 9 7 1x + − = 34 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R 2 1 4 7 11 7 1 2 11 14 x x= + ⇒ = × = Logo, x + y + z = 11 14 5 7 9 7 17 14 − − = − 5 (ACAFE) Considerando o sistema a y z x y z x y z + + = + − = − + = 7 2 9 2 2 2 , qual o valor da incógnita z? R.: Como nesta questão basta calcular z, iremos recorrer à regra de Cramer: Dp = − − = − − − − − = − 1 1 1 2 1 1 1 2 2 2 4 1 1 2 4 10 Dz = − = − + − − + = 1 1 7 2 1 9 1 2 2 2 28 9 7 4 18 10 Logo, z = − =− 10 10 1� 6 O sistema linear x y z x y z x y z − + = + + = + + = 2 2 2 3 4 9 4 2 7 a) Admite solução única. b) Admite infinitas soluções. c) Admite menos de cinco soluções. d) Não admite soluções. R.: Note que a segunda equação é o resultado da combinação da soma da primeira com a terceira equação. Logo, o sistema admite infinitas soluções. 35UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R 7 Resolva o seguinte sistema de equações: 2 1 2 2 2 3 2 4 x y z w x y z w x y z w x y z w + + + = + + + = + + + = + + + = R.: Resolvendo pelo método de Gaus: Matriz Aumentada: 2 1 1 1 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 3 1 1 1 2 4 2 1 1 1 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 3 1 1 1 2 4 1 2 1 1 2 2 1 1 1 1 1 1 2 1 3 1 1 1 2 4 1 2 1 1 2 0 3 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 0 1 2 − − − − − − 36 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R 1 2 1 1 2 0 1 1 0 1 0 0 4 1 6 0 0 1 1 1 − − − − − − �� 1 2 1 1 2 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 4 1 6 − − − − − − − ���� 1 2 1 1 2 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 5 10 − − − − − − Reescrevendo: x + 2y + z + t = 2 y – z = -1 z – t = -1 -5t = -10 • t = − − = 10 5 2 • z – 2 = -1 z = 1 • y – 1= -1 • x+2*0+1+2=2 x = -1 37UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R 8 Discuta o sistema 3 2 1 x my x y + = − = . R.: Construindo a matriz aumentada do sistema: 3 2 1 1 1 1 1 2 3 1 3 3 1 2 2 1 2 ��� � � � . �m l l m l l l − → ↔ → − → = − + → ��������1 2 1 3 5 + − m Caso 1: Se , o sistema é PSD Caso 2: Se , o sistema é SI. 9 Determine m, de modo que o sistema x y x my z x y z − = + + = − + − = 2 0 4 seja impossível. R.: Para que o sistema seja impossível, deveremos realizar o procedimento de zerar uma linha da matriz aumentada e analisar o resultado. 1 1 0 2 1 1 0 1 1 1 4 1 1 0 2 0 1 0 4 1 1 1 4 2 3 2 − − − → = + → − + − − m l l l m Para que o sistema seja impossível devemos ter m m+ = → = −1 0 1 10 Verifique se o sistema 3 2 0 0 x y x y − = + = é determinado ou indeterminado. R.: Inicialmente vamos calcular o determinante principal ligado ao sistema: Dp m= − =− − 3 3 1 1 3� 38 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R Agora, para que o sistema seja considerado SPD, devemos ter Dp≠0, logo: − − ≠3 0m m ≠ −3 De outro modo se m = 3, devemos ter: 3 3 2x y− = 3 3 2 1 1 1 − − L2 = L1 + L2 3 3 2 0 0 13 − O que nos remete que o sistema é impossível para m= -3, pois da segunda linha temos que: 11 Determine m para que o sistema 2 3 0 4 5 0 3 2 0 x y z x y z x my z − + = + − = + + = tenha única solução. R.: Para que o sistema tenha solução única, devemos ter que Logo: ≠ ≠ x y− =1 39UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R 12 Escalone e resolva os sistemas lineares a seguir: a) 2 3 1 3 3 8 2 0 x y z x y z y z + + = − + = + = b) x y z x y z x y z + + = + − = + + = 6 4 2 5 3 2 13 c) x y z x y z x y z + + = + + = − − + = − 2 7 2 7 21 3 5 2 8 R.: a) 2 3 1 1 3 3 1 8 0 2 1 0 − 2 3 1 1 0 152 1 2 13 2 0 2 1 0 − − L2 = L1 + L2 L2 = L2 L3= L2+L3 3333 40 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R Reescrevendo o sistema: • Da terceira equação: • Da segunda equação: • Da primeira equação: b) 41UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R Reescrevendo o sistema: • Da terceira equação: • Da segunda equação: • Da primeira equação: a) 42 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R Reescrevendo o sistema: • Da terceira equação: • Da segunda equação: • Da primeira equação: 13 (UERJ) Observe a tabela de compras realizadas por Mariana. Sabendo que ela adquiriu a mesma quantidade de canetas e cadernos, além do maior número possível de lapiseiras, o número de corretores comprados foi igual a: 43UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R a) 11 b) 12 c) 13 d) 14 R.: Como sabe-se que foram comprados pelo menos um item de cada tipo, temos que para comprar a maior quantidade possível de lapiseiras a única opção é de que são 5 canetas e 7 lapiseiras, pois 3*5+5*7=50. Agora, como a quantidade de cadernos é igual a de canetas, e chamando a quantidade de canetas de x, segue: 14 (UERJ) No sistema mostrado, x e y são números reais: . A soma de todos os valores de x que satisfazem a esse sistema é igual a: a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 R.: Note que a primeira equação possui o termo (x-1) como fator comum. Colocando-o em evidência, vem: 44 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R Para satisfazer a primeira equação podemos ter: Ou seja, poderemos ter duas soluções para o sistema: Onde, multiplicamos a 2° equação por -1 e somando com a primeira, segue: Logo, a soma dos valores de x: 15 (UERJ) Jorge quer distribuir entre seus filhos os ingressos ganhos para um show. Se cada um de seus filhos ganhar 4 ingressos,sobrarão 5 ingressos; se cada um ganhar 6 ingressos, ficarão faltando 5 ingressos. Podemos concluir que Jorge ganhou o número total de ingressos correspondente a: a) 15 b) 25 c) 29 d) 34 R.: Sendo x o número de filhos e y o total de ingressos, temos: 1 + (-1) + 3 = 3 45UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R Podemos assim, igualar as equações: Se x=5, termos que 16 (UERJ) Um comerciante deseja totalizar a quantia de R$ 500,00 utilizando moedas e cédulas de R$ 1,00, R$ 5,00 e R$ 10,00 num total de 92 cédulas, de modo que as quantidades de moedas de um e cédulas de dez reais sejam iguais. Neste caso, a quantidade de cédulas de cinco reais de que o comerciante precisará será igual a: a) 12 b) 28 c) 40 d) 92 R.: Iremos chamar de x, y, z a quantidade de cédulas de cada valor, assim: Substituindo z = x, na segunda e primeira equação, gerando o sistema: Multiplicando a primeira equação por (-5) e somando com a segunda, segue: 46 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R E assim sendo: 17 (UERJ) Numa granja há patos, marrecos e galinhas num total de 50 aves. Os patos são vendidos a R$ 12,00 a unidade, as galinhas a R$ 5,00 e os marrecos a R$ 15,00. Considere um comerciante que tenha gastado R$ 440,00 na compra de aves desses três tipos e que tenha comprado mais patos do que marrecos. O número de patos que esse comerciante comprou foi igual a: a) 25 b) 20 c) 12 d) 10 R.: Vamos considerar: x = patos; y = galinhas e z = marrecos Multiplicando a primeira equação por (-5) e somando com a segunda, temos: Como m é um múltiplo de 10, p obrigatoriamente também é. Agora respeitando que p > m, vamos testar valores: (não gera p > m) (OK!) (negativo!) Logo, são 20 patos. 47UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R 18 (UERJ) Em um restaurante há 12 mesas, todas ocupadas. Algumas, por 4 pessoas; outras, por apenas 2 pessoas, num total de 38 fregueses. O número de mesas ocupadas por apenas 2 pessoas é: a) 4 b) 5 c) 6 d) 7 R.: Considerando x o número de pessoas e j o número de mesas, temos? Resolvendo por escalonamento de Gauss: Logo: E ainda, Concluímos assim que 5 mesas são ocupadas por 2 pessoas. 19 (UERJ) Observe os quadros I, II e III, anunciados em uma livraria. 48 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R I- Considere os quadros I e II. Supondo que todos os livros A foram vendidos ao preço regular e todos os livros B foram vendidos ao preço de oferta, a quantia total arrecadada pela livraria na venda desses livros foi: a) R$ 1658,00 b) R$ 1568,00 c) R$ 2340,00 d) R$ 1348,00 II- Considere agora o Quadro III, que indica a quantia arrecadada na venda de certa quantidade dos livros A e B (valores em reais). Utilizando esses dados e os apresentados no Quadro II, a quantidade vendida do livro A (ao preço regular, edição de luxo) e a quantidade vendida do livro B (ao preço de oferta, edição de bolso) foram, respectivamente. a) 100 e 200 b) 45 e 100 c) 50 e 160 d) 40 e 160 R.: I)Neste tópico, basta calcular: Livro A: 76.8 + 240.2 = 608 + 408 = 1088. Livro B: 50.6 + 180.1 = 300 + 180 = 480 Assim sendo, o total arrecadado foi 1088 + 480 = R$1568,00 II)Sendo: L= Luxo B = Bolso Livro A: Multiplicando a segunda equação por (-2) e somando com a primeira, segue: Livro B: Multiplicando a segunda equação por (-2) e somando com a primeira, segue: 49UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R E assim sendo B = 340-6.30 = 160. 20 (UFF – 2000) As ligações entre as cidades A, B e C figuram num mapa rodoviário conforme ilustrado. Seguindo esse mapa, uma pessoa que se deslocar de A para C, passando por B, percorrerá 450km. Caso a pessoa se desloque de A para B, passando por C, o percurso será de 600km. Para se deslocar de B para C, passando por A, a pessoa vai percorrer 800km. Determine quantos quilômetros esta pessoa percorrerá ao se deslocar de A para B, sem passar por C. R.: Construindo o sistema da questão, temos: Isolando y na primeira e segunda equação: Logo: Substituindo z na terceira equação, chegamos em: 50 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R UNIDADE 2 TÓPICO 1 Represente os vetores abaixo na forma geométrica, obedecendo ao sistema de coordenadas cartesianas: a) b) c) d) R.: a) 51UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R b) c) 52 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R d) 2 Dados os pontos e , determine os vetores formados pelos segmentos: R.: 53UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R 3 Para os vetores encontrados na questão anterior, determine a norma de cada um, e, caso não forem unitários, transforme-os. R.: a) (Não é unitário) Normalização: b) (Não é unitário) c) (Não é unitário) Normalização: d) (Não é unitário) Normalização: 4 Com determine: 54 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R R.: b) Portanto: c) 55UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R d) Primeiramente vamos calcular a parte interna da norma. e) 5 Dado , determine o valor de para quê: R.: 56 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R Substituindo em Elevando ao quadrado: Resolvendo: Elevando ao quadrado ambos os lados: TÓPICO 2 1 Considere os vetores e , determine: 57UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R a) Verifique dois a dois quais vetores são ortogonais. b) Calcule o ângulo, dois a dois, formado pelos vetores. c) Sejam estes vetores vértices de um tetraedro, determine o volume do mesmo. R.: a) Basta verificar se o produto escalar é igual a zero v.t = (1,2,3) . (-5,1,1) v.w = (1,2,3) . (0,0,1) = 1 . (-5) + 2 . 1 + 3 . 1 = 1 . 0 + 2 . 0 + 3 . 1 = 0 = 3 São perpendiculares Não são perpendiculares t . w = (-5,1,1) . (0,0,1) = -5 . 0 + 1 . 0 + 1 . 1 = 1 Não são perpendiculares b) podemos utilizar o resultado obtido na questão anterior para o produto escalar no numerador. 58 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R b) 2 Calcule o valor de para que o vetor seja ortogonal ao vetor , onde e . R.: 59UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R 3 Calcule os valores de e para que sejam paralelos os vetores: ) e R.: 4 Determine se o ângulo formado entre os vetores abaixo é agudo, obtuso ou se eles são ortogonais: R.: = 9 então agudo então obtuso 60 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R = - 34 então obtuso 5 No triângulo ABC, com os vértices e determine: a) Sua área, colocando como ponto fixo o ponto . b) O comprimento dos lados. c) A altura relativa ao segmento . R.: a) como o ponto fixo em B, temos note que os valores K foram incluídos, pois não há produto vetorial em vetores diferentes do R . = 0 . i + 0 . j + 8 . k 61UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R Norma u.a. (unidades de área) c) idealizando pelos vetores da questão (a) temos - a área já foi encontrada em (a) - a base que será utilizada é o vetor , o qual o seu comprimentojá foi encontrado em (b) Então: 6 Determine sabendo que , e são vértices de um triângulo de área 6. 62 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R R.: Para resolver por vetor, temos que transformar os segmentos em vetores. Vou optar pela escolha do ponto A, para definir os vetores, então: 7 Verifique se os vetores e são coplanares. (Observe a propriedade I do produto misto). R.: pelo produto misto: elevando os lados ao quadrado 63UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R Conclusão, não são coplanares por não ter dado 0 no produto misto. 8 Determine o volume do paralelepípedo determinado pelos vetores e . R.: O volume é dado por: 9 Calcule o valor de para que o volume de um tetraedro determinado pelos vetores e seja 11/2. R.: O volume é dado por: Duas possibilidades (hipóteses) 64 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R 10 Determine um vetor ortogonal ao plano determinado pelos pontos e : a) b) R.: a) O produto misto entre dois vetores em R³, proporciona com a resposta um vetor ortogonal. Então escolhemos um ponto fixo para determinar dois vetores: 65UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R 11 O vetor forma um ângulo de 60º com o vetor , onde e . Calcular o valor de m. R.: Em produto escalar temos: Então: elevando ambos os lados ao quadrado 66 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R dividindo por 2 TÓPICO 3 1 Verifique quais deles são espaços vetoriais. Para aqueles que não são espaços vetoriais, cite os axiomas que não verificam. com as operações usuais 67UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R R.: a) Prova dos 8 axiomas A1 u + (v + w) = (u + v) + w (a , b , c) + [ (x , y , z) + (f , g , h) ] = [ (a , b , c) + (x , y , z) ] + (f , g , h) (a , b , c) + (x + f , y + g , z + h) = (a + x , b + y , c + z) + (f , g , h) (a + x + f , b + y + g , c + z + h) = (a +x + f , b + y + g , c + z + h) Verificado. A2 u + v = v + u (a , b , c) + (x , y , z) = (x , y , z) + (a , b , c) (a + x , b + y , c + z) = (x + a , y + b , z + c) Verificado. A3 u + 0 = u (a , b , c) + (0 , 0 , 0) = (a , b , c) (a , b , c) = (a , b , c) Verificado. A4 u + (-u) = 0 (a , b , c) + (-a , -b , -c) = (0 , 0 , 0) (a – a , b – b , c – c) = (0 , 0 , 0) (0 , 0 , 0) = (0 , 0 , 0) Verificado. M1 (a ) . u = a ( . u) (a ) . (x , y , z) = a ( . (x , y , z) ) 68 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R (0 , 0 , 0) = a (0 , 0 , 0) (0 , 0 , 0) = (0 , 0 , 0) Verificado. M2 (a + ) . u = a . u + . u (a ) . (x , y , z) = a (x , y , z) + (x , y , z) (0 , 0 , 0) = (0 , 0 , 0) + (0 , 0 , 0) (0 , 0 , 0) = (0 , 0 , 0) Verificado. M3 a (u + v) = a . u + a . v a [ (a , b , c) + (x , y , z) ] = a . (a , b , c) + a (x , y , z) a (a + x , b + y , c + z) = (0 , 0 , 0) = (0 , 0 , 0) (0 , 0 , 0) = (0 , 0 , 0) Verificado. M4 1 . u = u 1 . (x , y , z) = (x , y , z) (0 , 0 , 0) = (x , y , z) Não verificado. Não é espaço vetorial. Falha o axioma M4. b) u = (a , 2a , 3a) v = (b , 2b, 3b) w = (c , 2c , 3c) A1 u + (v + w) = (u + v) + w (a , 2a , 3a) . ( (b , 2b , 2b) + (c , 2c , 3c) ) = ( (a , 2a , 3a) + (b , 2b , 3b) ) + (c , 2c , 3c) (a + b + c , 2a + 2b + 2c , 3a + 3b + 3c) = (a + b + c , 2a + 2b + 2c , 3a + 3b + 3c) Verificado. A2 u + v = v + u (a , 2a , 3a) + (b , 2b , 3b) = (b , 2b , 3b) + (a , 2a, 3a) (a + b , 2a + 2b , 3a + 3b) = (b + a , 2b + 2a , 3b + 3a) Verificado. A3 u + 0 = u (a , 2a , 3a) + (0 , 0 , 0) = (a , 2a , 3a) 69UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R (a , 2a , 3a) = (a, 2a , 3a) Verificado. A4 u + (-u) = 0 (a , 2a , 3a) + (-a, -2a, -3a) = (0 , 0 , 0) (0 , 0 , 0) = (0 , 0 , 0) Verificado. M1 (αβ) . u = α (β . u) (αβ) . (a , 2a , 3a) = α (β . (a , 2a , 3a) ) (αβa , αβ2a , αβ.3a) = α (βa , β2a , β3a) (αβa , αβ2a , αβ.3a) = (αβa , αβ2a , αβ.3a) Verificado. M2 (α + β) . u = α . u + β . u (α + β) . (a , 2a , 3a) = α . (a , 2a , 3a) + β . (a , 2a , 3a) ( (α + β).a , (α + β).2a , (α + β).3a ) = (αa , α2a , α3a) + (βa , β2a , β3a) ( (α + β).a , (α + β).2a , (α + β).3a) = (αa + βa , α2a + β2a , α3a + β3a) ( (α + β).a , (α + β).2a , (α + β).3a) = ( (α + β).a , (α + β).2a , (α + β).3a ) Verificado. M3 α(u + v) = α.u + α.v α ( (a , 2a , 3a) + (b , 2b , 3b) ) = α (a , 2a , 3a) + α (b , 2b , 3b) α (a + b , 2a + 2b , 3a + 3b) = (αa , α2a , α3a) + (αb , α2b , α3b) (α (a + b) , α (2a + 2b) , α (3a + 3b) ) = (αa + αb , α2a + α2b , α3a + α3b) (α (a + b) , α (2a + 2b) , α (3a + 3b) ) = (α (a + b) , α (2a + 2b) , α (3a + 3b) ) Verificado. M4 1 . u = u 1 . (a , 2a , 3a) = (a , 2a , 3a) 70 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R (a , 2a , 3a) = (a , 2a , 3a) Verificado. Logo, é espaço vetorial. c) A1 u + (v + w) = (u + v) + w (a , b) + [ (c , d) + (e , f) ] = [ (a , b) + (c , d) ] + (e , f) (a , b) + (c , d) = (a , b) + (e , f) (a , b) = (a , b) Verificado. A2 u + v = v + u (a , b) + (c , d) = (c , d) + (a , b) (a , b) = (c , d) Não verificado. A3 u + 0 = u (a , b) + (0 , 0) = (a , b) (a , b) = (a , b) Verificado. A4 u + (-u) = 0 (a , b) + (-a , -b) = (0 , 0) (a , b) = (0 , 0) Não verificado. As da multiplicação são idealizadas idênticas ao do primeiro exemplo do livro. Não é espaço vetorial. Falha no axioma A2 e A4. 2 Verifique quais conjuntos abaixo são subespaço vetorial. 71UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R R.: a) Neste caso o valor de x é oposto ao do y. Então (x , -x) I – Na adição I verificado. II – Na multiplicação II verificado. b) Neste caso o segundo componente deve ser o quadrado do primeiro I – Na adição 72 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R I não verificou, pois o segundo componente não é o quadrado do primeiro. II – Na multiplicação II não verificado, pois o segundo componente não é quadrado do primeiro. c) Note que neste caso a terceira componente é o dobro da primeira subtraído da segunda. Então I – Na adição I verificou II – Na multiplicação 73UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R II verificou Neste caso o segundo componente deve ser o primeiro somado de 2, enquanto que o terceiro componente deve ser igual a 0. Então: I – Na adição I não verificou, pois o segundo componente não é o primeiro somado de 2. II – Na multiplicação II não verificou pelo mesmo motivo do anterior. Note que neste problema o a21 deve ser igual à soma do a11 enquanto que o a22 deve ser igual a 0. Então: 74 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R I – Na adição (u + v) I verificou II – Na multiplicação II verificou 3 Classifique os seguintes subconjuntos do em ou 75UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R R.: a) a . v = 0 a (2 , -1 , 3) = (0 , 0 , 0) 2a = 0 -a = 0 3a = 0 Então a = 0 Portanto o vetor é LI b) a1v1 + a2v2 = 0 a1 (1 , -1 , 1) + a2 (-1 , 1 , -1) = (0 , 0 , 0) a1 – a2 = 0 - a1 + a2 = 0 a1 – a2 = 0 Como há infinitas respostas a1 = a2 Então, LD 4 Seja o Espaço Vetorial e os vetores e . Escreva o vetor como combinação linear dos vetores e . 76 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R R.: Resolvendo o sistema obtemos: Então: 5 Determine o valor de para que seja o conjunto: R.: Det do conjunto diferente de zero, então: 77UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R Portanto r deve ser diferente de -2 para que os vetores sejam linearmente independentes. 6 Verifique quais dos conjuntos abaixo formam uma base de R.: a) Testando as condições: I – O conjunto é LI? 0 então LD Não é base b) I – O conjunto é LI? 78 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R Então LI. II – O conjunto gera R2 ? Ondetemos: Portanto: Então o conjunto gera R2. Logo, os vetores foram uma base do R2. c) I – O conjunto é LI? Então LI. II – O conjunto gera R2? 79UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R Onde temos: Portanto: Então o conjunto gera R2. Logo, os vetores foram uma base do R2. d) I – O conjunto é LI? Então LD. Não é base. e) I – O conjunto é LI? Então LI II – O conjunto gera R3? 80 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R Portanto: Então o conjunto gera R3. Logo, os vetores foram uma base do R3. f) I – O conjunto é LI? Então LD. Não é base. 7 Considere o conjunto , onde e . a) Verifique se é uma base de . b) Usando o processo de Gram-Schmidt, determine uma base ortogonal a partir de c) Seja o conjunto formado pelos vetores e de substituindo-se o vetor pelo vetor . Verifique se o conjunto é ou . d) Mostre que é combinação linear dos vetores e de e) Determine o espaço gerado pelos vetores e de . R.: I – O conjunto é LI? Então LI. II – O conjunto gera R3? (x , y , z) = a (1 , 2 , 3) + b (-5, 1 , 1) + c (0 , 0 ,1) 81UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R Onde temos: Então o conjunto gera R3. Logo, os vetores formam uma base do R3. 82 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R Com isso nossa base ortogonal ficará: Logo é LD. 83UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R Onde: a = 2 b = -1 Portanto, Apresentará solução quando: x + 16y – 11z = 0 Logo: UNIDADE 3 TÓPICO 1 1 Verifique quais das transformações a seguir são lineares: a) T(x,y) = (x – 3y, 2x + 5y) b) T(x,y) = (x², y²) c) T(x,y) = (x + 1, y) d) T(x,y) = (2x + y, 4x + 2y) R.: Para uma transformação ser linear, ela deve conservar as operações de soma e de multiplicação por escalar. Escolhendo como vetores do domínio, temos que mostrar: 84 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R E assim sendo, T é linear. Logo T não é linear. Logo T não é linear. 85UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R Logo T é linear. 1 Seja uma transformação linear tal que T(1,1) = (1,-2) e T(-1,1) = (2,3). Detemine a lei de formação desta transformação. R.: Sabemos que [ ])1,1(),1,1( − é uma base de R². Assim sendo, escolhemos (x,y) tal que: Logo: , somando as equações, segue: E ainda, Reescrevendo: Aplicando a transformação: 86 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R 3 Determine a transformação linear T: R3→R3 tal que T(1,0,-1) = (1,-1,0) e T(1,1,1) = (-1,1,0) T(0,1,2) = (2,1,0). R.: Tomando [ ])2,1,0(),1,1,1(),1,0,1( − como base de R³, temos: Logo: ; resolvendo Logo, um sistema impossível. Assim sendo, não existe tal transformação. 4 Seja a transformação linear T: R2→R2 definida por T(x,y) =(x,0). a) (0,2) pertence ao N(T)? b) (2,2) pertence ao N(T)? 87UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R R.: Devemos lembrar que o núcleo de uma transformação é o conjunto de todos os vetores que possuem imagem nula. a) b) 5 Determine a imagem dos seguintes vetores, através da transformação . a) u = (-1, 2) b) v = (-3, 2) c) w = (-2, -1) R.: Para determinar a imagem, basta aplicar os vetores dados à transformação: 6 Seja a transformação linear T: R2→R3 definida por T(x,y)=(x + y, x - y, 2x + y). Encontre uma base para a Im(T). R.: Sendo , podemos reesc rever : Utilizando o vetor da base canônica do 3ℜ , (1, 0, 0), vamos completar os dois vetores encontrados para formar a base. Pois note que a imagem deve ser formada por 3 vetores (pois o espaço 3ℜ ). Como (1, 0, 0), (1,1,2) e (1,-1,1) são LI, dizemos que: [(1, 0, 0),(1,1,2),(1,-1,1)] é uma base para Im(T). 7 Seja a t rans formação l inear , de f in ida por . a) Determine o núcleo e a imagem de T. b) Determine bases para o núcleo e para a imagem. c) Verifique o teorema da dimensão. 88 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R R.: a) Para a determinação do núcleo, devemos ter: Logo: Reescrevendo, chegamos a: Somando as equações chegamos a: z=0 E assim sendo, y = 0 e x = 0, admitindo apenas a solução trivial. Portanto N(T)={(0,0,0)} Para determinar a imagem de T, devemos encontrar uma base para ela: Criamos assim, o subespaço gerador da imagem de T={(1,-1,1),(-2,2,0),(- 2,1,-3)}. Como o subespaço é formado por vetores L.I, temos que [(1,-1,1),(- 2,2,0),(-2,1,-3)] é uma base para T. b) Base para o núcleo: [(0,0)] Base para a imagem: [(1,-1,1),(-2,2,0),(-2,1,3)] (base da letra a) Ou ainda [(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1)] (base canônica de 3ℜ ) c) O teorema da dimensão diz que: • A dimensão do núcleo é zero, pois a base contém apenas o vetor nulo; • A dimensão da imagem é três, pois a base contém 3 vetores L.I. 89UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R Logo: 8 Determine uma transformação l inear , tal que . R.: Por se tratar de um caso de T: , com dimIm(T)=2, pelo teorema da dimensão teremos que: 2 = Como chegamos em , escolheremos apenas dois vetores da base canônica para gerar a transformação. Tomaremos que: T (1,0,0) = (1,1,2) T (0,1,0) = (2,1,0) Assim sendo: TÓPICO 2 1 Escreva as transformações lineares , determinadas, respectivamente, pelas matrizes: 90 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R d) a) b) c) R.: Cada linha da matriz representa uma coordenada do elemento de transformação: a) b) c) d) Note que o domínio é 2ℜ , pois a matriz apresenta duas colunas. 2 Considere a transformação linear definida por . Determine a matriz de transformação linear com relação à base canônica de . R.: Como T: ,tomaremos Partindo do domínio: 91UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R Agora escrevemos os resultados encontrados como combinação linear dos vetores de . Assim sendo: 3 Com relação ao exercício anterior, transforme os vetores, por meio da matriz encontrada. R.: Para transformar os vetores, basta realizar a multiplicação pela matriz de transformação: 92 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R 4 Considere a transformação linear definida por . Determine a matriz de transformação linear com relação à base canônica de . R.: Escolhemos Partindo do domínio Montando a combinação linear: Assim sendo: 5 Com relação ao exercício anterior, transforme os vetores, por meio da matriz encontrada. R.: 93UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R 6 Seja definida por . a) Calcule a matriz que representa T na base canônica. b) Calcule o núcleo da transformação. T é injetiva? c) Calcule a imagem da transformação. T é sobrejetiva? d) T é bijetiva? R.: Escolhendo a) 94 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R Realizando a combinação linear: Logo: Como N(T)={(0,0,0)}, sabemos que T é injetiva. a) Como a transformação T é injetiva e sobrejetiva, temos que também é bijetiva. 7 Esboce a imagem do vetor v = (2,1), através de: a) Reflexão em torno do eixo x. b) Reflexão em torno do eixo y. R.: Transformação de Reflexão sobre X. 95UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R a) Reflexão sobre y. 8 Esboce a projecão do vetor v = (2,4) a) Sobre o eixo X: b) Sobre o eixo Y: R.: a) Sobre o eixo x: 96 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R b) Sobre o eixo y: 97UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R 9 Esboce a imagem do vetor v = (6,3), através de: a) Contração de fator 1/2 na direção x. b) Dilatação de fator 2 na direção x. c) Contração de fator 1/3 na direção y. d) Dilatação de fator 3 na direção y. R.: a) Contração de fator na direção de x. 98 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVINEAD Á L G E B R A L I N E A R 99UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R 100 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R 10 Esboce a imagem do retângulo de vértices A(0,0) , B(6,0) , C(6,3) e D(0,3) , através de: a) Contração de fator 1/3 na direção x. b) Dilatação de fator 2 na direção x. c) Contração de fator 1/2 na direção y. d) Dilatação de fator 3 na direção y. R.: 101UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R a) b) 102 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R c) c) 103UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R 11 Determine a matriz que gera um ponto do plano em torno da origem um ângulo de: a) 450 b) - 600 R.: a) Basta substituir o ângulo na matriz de rotação: 12 Esboce a imagem do vetor: a) v=(2,4) através de uma rotação de 900. b) v=(3, 3 ) através de uma rotação de –300. R.: a) Matriz: Efetuando a rotação: 104 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R b) Matriz: Efetuando a rotação: 105UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R 13 Sejam e (base canônica do ). a) Determine a matriz de mudança de base . b) Transforme o vetor , da base para a base . R.: Sentido Vamos escrever os vetores de α como combinação dos vetores de β: 106 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R Assim temos: a) Para realizar a mudança de base, basta multiplicar o vetor pela matriz 14 Considere com as operações usuais. Tomemos duas de suas bases, são elas: e . a) Obtenha a matriz de mudança de base de para . b) Calcule as coordenadas do vetor na base . R.: a) 107UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R Assim sendo, 108 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R c) 15 Sabendo que A = {(1,2),(-3,-5)} e B = {(1,1),(1,0)} são base do R², determine: a) Bv , sabendo que )1,1(−=Av b) Av , sabendo que )1,2( −=Bv R.: Logo, a matriz Realizando a transformação: 109UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R Logo, a matriz Realizando a transformação: TÓPICO 3 1 Determine, se existirem, os autovalores e autovetores das seguintes transformações lineares: R.: a) Inicialmente vamos calcular o polinômio característico: 110 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R Calculando as raízes deste polinômio, chegamos em , que são os autovalores da transformação. Agora, para vamos calcular o autovetor associado: (Onde V é o autovetor) Substituindo Construindo o sistema: Logo os vetores da forma são autovetores de . Por exemplo, vetor . Para Logo os vetores da forma são autovetores de . Por exemplo, . a) Polinômio Característico: 111UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R Resolvendo a equação de segundo grau, chegamos à Para : Logo os vetores da forma são autovetores associados à . Para : Logo os vetores da forma são autovetores associados à . a) Calculando o polinômio característico: 112 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R Resolvendo a equação, chegamos à = 4 + e = 4 - Para = 4 + , temos: Logo, = (x , x . (1- )) e = (y . (-1- ) , y ) são autovetores associados à = 4 + . Para = 4 - , temos: 113UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R Logo, = (x , x . (1+ )) e = (y , y. (-1+ )) são autovetores associados à = 4 - . a) Calculando o polinômio característico: = não pertence aos Reais. Logo, a transformação não possui autovalores associados. 2 Indique as multiplicidades algébrica e geométrica dos itens da questão 1. R.: a) Multiplicidade Algébrica: 1 Multiplicidade Geométrica: 1 b) Multiplicidade Algébrica: 1 Multiplicidade Geométrica: 1 114 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R c) Multiplicidade Algébrica: 1 Multiplicidade Geométrica: 2 d) Não há autovalores e autovetores associados. 3 Dada a matriz a seguir, ache os autovalores, os autovetores, a multiplicidade algébrica e geométrica, e verifique se ela pode ser diagonalizável. R.: Polinônio característico: Completando quadrados para resolver a equação: - (x – 4) . (x + 2)2 = 0 Logo os autovalores são = -2 , = -2 e = 4 Que são as raízes do polinômio característico. Autovetores: Para = -2: 115UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R x = y – z Logo, os autovetores de = -2 têm a forma v = (y - z , y , z) y, z R. Para = 4: Logo os autovetores de = 4 têm a forma v = (x , x , 2x) x R. Multiplicidade Algébrica: O autovalor = -2 tem multiplicidade algébrica igual a dois, pois ele é 2 vezes raiz do polinômio característico. O autovalor = 4 tem multiplicidade algébrica igual a 1. Multiplicidade Geométrica: O autovalor = -2 tem multiplicidade geométrica igual a dois, pois seu autovetor associado tem dimensão 2 (tem duas variáveis livres). 116 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R O autovalor = 4 tem multiplicidade geométrica igual a 1. O operador é diagonalizável? Sim, pois o polinômio característico de grau 3, possui 3 raízes reais. 4 Demonstre como uma matriz A e sua transposta AT possuem os mesmos autovalores. R.: Sendo A = , mostramos que A e possuem os mesmos autovalores quando possuírem o mesmo polinômio característico. Logo: 5 Se e , são autovetores de T, com relação aos autovalores . Determine T(x,y). R.: Temos uma transformação T: , logo: Para = -1 e u = (2 , -5), temos: 117UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R Para = 0 e v = (-3 , 7), temos: Igualando (I) e (III): Logo, a matriz que representa T(x , y) é: e ainda 118 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R 6 Os vetores v1 = (1,1) e v2 = (2,-1) são vetores próprios de um operador linear T: R2 → R2, associados a 1λ = 5 e 2λ = -1, respectivamente. Determinar a i m a g e m d o vetor v = (4,1) por esse operador. R.: Para Para Igualando (I) e (III): temos que Igualando (II) e (IV): Logo, a matriz de transformação é: 119UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R Agora para determinar a imagem de v = (4,1), basta multiplicar a matriz do vetor, pela matriz de transformação. 7 (ENADE) Uma transformação linear faz uma reflexão em torno do eixo X, conforme a figura, podemos afirmar que a transformação T: a) ( ) É dada por . b) ( ) Tem autovetor (0,-1) com autovalor associado igual a 2. c) ( ) Tem autovetor (2,0) com autovalor associado igual a 1. d) ( ) Tem autovetor de multiplicidade 1. e) ( ) Não é inversível. R.: Os operadores de transformação possuem base teórico-matemática em outros conceitos importantes, tais como o de autovalores e autovetores, multiplicidade dos autovalores e inversibilidade. Por este fato, iremos comentar esta questão, utilizando o processo de contra-exemplificação das opções falsas e confirmação da verdadeira. OPÇÃO A: Falsa! 120 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R Note que a transformação apresentada, trata-se de uma reflexão sobre o eixo vertical (eixo Y), sendo que o gráfico apresentado é uma reflexão sobre o eixo horizontal (eixo X). OPÇÃO B: Falsa! Utilizando-se do conceito de autovetor, dizemos que um vetor , é autovetor de T, caso exista tal que . Sabemos também que é autovalor de T, associado a v, assim concluindo que v e T(v) são paralelos (ou colineares), pois v e possuem a mesma direção. A partir daí, veja que, exemplificando: e agora, testando o autovalor , segue que . E assim sendo, percebe-se que (0,1) e (0, -2) não são paralelos, logo, não verificamos autovetor (0, -1) comautovalor 2. OPÇÃO C: Verdadeira! Pelos mesmos motivos citados na “OPÇÃO B”, podemos mostrar: e como , que são paralelos (neste caso, colineares!), temos um autovetor (2,0) com autovalor 1. OPÇÃO D: Falsa! Generalizando, podemos aferir que o polinômio característico de T é dado por: 121UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R que possui resultado ou . Que, de fato, mostra que a multiplicidade das raízes é 1. OPÇÃO E: Falsa! Dos conceitos de Álgebra Linear e Vetorial, sabemos que uma transformação linear é invertível se for bijetiva. Note que: I) é injetiva, pois para quaisquer , implica em . II) é sobrejetiva, pois estamos tratando de uma transformação , e ainda, para cada par no domínio, sempre haverá no contradomínio. Logo, por ser injetiva e sobrejetiva, é bijetiva! E possui inversa. RESPOSTA CORRETA: C 6 Determine os autovalores e autovetores, se existirem, do operador linear obtido quando se faz uma reflexão em torno do eixo X, e em seguida uma dilatação de 2 vezes. R.: A transformação indicada na questão é T(x,y) = (-2x, 2y) Calculando o polinômio característico: Cujas raízes são Para Logo, todo vetor v = (0,4) = y.(0,1) é autovetor de 122 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R Para Logo, todo vetor v = (x,0) = x.(1,0) é autovetor de 9 Verifique se as matrizes a seguir são diagonalizáveis. Caso forem, determine a matriz que a diagonaliza e a forma diagonal. R.: a) Cálculos dos autovalores: Para Logo, v = (x,0) = x.(1,0), são autovetores de Para Logo, v = (-y,y) = y(-1,1), são autovalores de Conclusão: Como a transformação possui 2 autovalores, com 2 autovetores LI, é diagonalizável. 123UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R a) Cálculo dos autovalores: Para Logo Conclusão: Como é uma transformação com 3 autovalores e possui autovetores formados por 2 vetores LI, ela não diagonalizável. 10 Determine uma matriz P invertível, que diagonaliza o operador linear , bem como determine sua forma diagonalizada. R.: Escrevendo na forma matricial, para calcular os autovalores: 124 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R Resolvendo a equação cúbica (volte à introdução ao cálculo), chegamos à Para Logo o vetor v = (x, 2x, 2x) = x.(1,2,2) é autovetor de Para Logo, o vetor v = (2y, y, -y) = y.(2,1,-2) é autovalor de Logo: 125UNIASSELVI NEAD GABARITO DAS AUTOATIVIDADES Á L G E B R A L I N E A R 6 Considere a matriz , uma representação de um operador linear T, onde m é um número real. a) Determine a equação que gera o polinômio característico de A. b) Calcule através deste polinômio característico os autovalores associados. c) Para quais valores de m, o operador é diagonalizável. R.: b) Devemos calcular as raízes do polinômio característico: 126 GABARITO DAS AUTOATIVIDADES UNIASSELVI NEAD Á L G E B R A L I N E A R a) Para o operador ser diagonalizável, devemos ter duas raízes reais para o polinômio característico, ou seja, os autovalores, devemos ter Resolvendo a inequação em m: Fazendo a análise gráfica: Note que para m² - 6m + 1 > 0, devemos utilizar o intervalo:
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