Exercícios MT1
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Matrizes
Quadrado de uma matriz igual a menos a identidadeAutoavaliação
Teste 1, 2023/24
Seja . Indique os valores de e tais que .
Solução
e .
Multiplicando, . Igualando a , obtém-se , logo , e , logo . As restantes entradas também ficam corretas: e .
Confere a tua resposta:
- A resposta indica .
- A resposta indica .
Produto de matrizes retangularesAutoavaliação
Teste 1, 2023/24
Indique a matriz produto , onde e .
Solução
.
Cada entrada é o produto interno da linha de com a coluna de . Na primeira linha: , e . Na segunda, como só tem o primeiro elemento não nulo, a linha repete a primeira linha de .
Confere a tua resposta:
- A resposta apresenta uma matriz .
- A primeira linha é e a segunda é .
Sistemas lineares
Sistema com matriz reduzida dadaAutoavaliação
Teste 1, 2023/24
Considere o sistema , , . A matriz em escada e reduzida associada tem a forma . Indique , , e o conjunto solução.
Solução
, , e o conjunto solução é .
Subtraindo a primeira equação às outras, obtém-se e . Da primeira, ; substituindo na segunda, , logo , e .
Confere a tua resposta:
- A resposta indica , e .
- O conjunto solução é .
Sistema sempre determinado para uma matriz fixaAutoavaliação
Teste 1, 2023/24
Considere a afirmação: qualquer sistema linear de 3 equações e 3 incógnitas cuja matriz dos coeficientes é é possível e determinado. Indique se é verdadeira ou falsa e justifique.
Solução
A afirmação é verdadeira.
. Como a matriz dos coeficientes é invertível, qualquer segundo membro produz uma única solução.
Confere a tua resposta:
- A resposta classifica a afirmação como verdadeira.
- A justificação usa .
Sistema com uma variável livre por GaussAutoavaliação
Teste 1, 2023/24
Considere o sistema , , . Use o método de Gauss para resolver o sistema e indique a matriz em escada e reduzida e o conjunto solução.
Solução
Matriz reduzida: . Conjunto solução: .
Depois de eliminar a primeira coluna, as duas últimas equações ficam iguais: , ou . A primeira equação dá então . A variável fica livre e .
Confere a tua resposta:
- A matriz reduzida tem uma linha nula e duas linhas pivô.
- O conjunto solução é .
Determinantes
Coluna da matriz dos cofatoresAutoavaliação
Teste 1, 2023/24
Considere e seja a matriz dos cofatores de . Indique as entradas da coluna 3 de .
Solução
, e .
Para a coluna 3, , e .
Confere a tua resposta:
- A resposta indica .
- A resposta indica e .
Parâmetro que anula um determinanteAutoavaliação
Teste 1, 2023/24
Considere . Indique o valor de para o qual .
Solução
.
Expandindo ao longo da primeira coluna, . Assim, quando .
Confere a tua resposta:
- A resposta indica .
Determinantes de múltiplos e da inversaAutoavaliação
Teste 1, 2023/24
Seja uma matriz cujo determinante é . Indique e .
Solução
e .
Para uma matriz , . Além disso, .
Confere a tua resposta:
- A resposta indica .
- A resposta indica .
Determinante por expansão na segunda colunaAutoavaliação
Teste 1, 2023/24
Considere . Determine usando a expansão ao longo da segunda coluna e apresente os cálculos.
Solução
.
.
Confere a tua resposta:
- A resposta indica .
- A resolução usa os três cofatores da segunda coluna com os sinais corretos.
Espaços vetoriais
Equação cartesiana de um plano geradoAutoavaliação
Teste 1, 2023/24
O subespaço vetorial de gerado por e é um plano de equação . Indique e .
Solução
e .
Uma normal ao plano é o produto vetorial . A equação é , pelo que e .
Confere a tua resposta:
- A resposta indica .
- A resposta indica .
Equações de uma reta geradaAutoavaliação
Teste 1, 2023/24
O subespaço vetorial de gerado por é uma reta de equações e . Indique e .
Solução
e .
Todos os pontos da reta são múltiplos de , portanto . Para tem-se , logo e .
Confere a tua resposta:
- A resposta indica .
- A resposta indica .
Dois geradores que definem o mesmo subespaçoAutoavaliação
Teste 1, 2023/24
Justifique com uma frase a igualdade .
Solução
Como , o segundo vetor já pertence ao subespaço gerado pelo primeiro.
Se um dos geradores é combinação linear dos restantes, pode ser retirado sem alterar o subespaço gerado. Neste caso, os dois vetores são colineares.
Confere a tua resposta:
- A justificação reconhece que um gerador é múltiplo do outro.
- A conclusão é que o segundo vetor não acrescenta dimensão.
Dimensões da soma e da interseção de duas retasAutoavaliação
Teste 1, 2023/24
Sejam e subespaços de com . Indique, justificando, o que pode concluir sobre e .
Solução
Se , então . Se , então e .
Duas retas pela origem ou coincidem ou geram um plano. No primeiro caso a soma e a interseção são a própria reta. No segundo, a soma tem dimensão 2 e a interseção só contém o vetor nulo. A fórmula confirma ambos os casos.
Confere a tua resposta:
- A resposta separa os casos e .
- No primeiro caso, as duas dimensões são 1; no segundo, são 2 e 0.