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MATRICES
1. Concepto
de Matriz
2 -3 4
A = ,
0 - 2 5 2x3
2. Elemento
de una
matriz
Es cada nmero que conforma la matriz, se designa por aij
donde i designa la fila y j la columna donde se encuentra ubicado
el elemento.
Ej.
3. Represen-
tacin.
Una matriz de orden nxm se puede representar, en forma
general, de la siguiente manera:
En forma abreviada:
M = [aij]nm,
4. Matriz
nula
5. Matriz
cuadrada
M = [aij ]n.
Ej.
5 1
1. A = es una matriz cuadrada de orden 2x2.
0 3 2
-1 2 0
2 . A = 3 - 2 - 1 e s u n a m a t r i z c u a d r a d a d e o r d e n 3 .
4 0 1 3
6. Diagonal
de una
matriz
Sea A una matriz cuadrada de orden n, su diagonal es el
conjunto D = {aij / i = j} = {a11; a22; a33;; ann}
Ej.
5 1
1. M= D={5, 3}
0 3 3
-1 2 0
2 . A = 3 - 2 - 1 D={1,2, 1}
4 0 1 3
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7. Matriz
Triangular
Superior.
-1 2 0
E j . A = 0 - 2 - 1
0 0 0 3
8. Matriz
Triangular
Inferior.
Es la matriz M = [aij ]n, tal que aij = 0 i < j. Es decir, todos los
elementos encima de la diagonal son ceros.
-1 0 0
E j . A = 0 - 2 0
4 5 3 3
9. Matriz
Diagonal
1 0 0
E j . A = 0 - 2 0
0 0 3 3
10.Matriz
Escalar
Es la matriz diagonal tal que aij = k, i = j. Es decir, todos los
elementos de la diagonal son iguales entre s
2 0 0
E j . A = 0 2 0
0 0 2 3
11.Matriz
identidad
1 0 0
1 0
Ej I2 = . I 3 = 0 1 0
0 13
0 0 1 3
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Por supuesto que hay matrices identidad de mayor orden: I4; I5; I6;
etc.
12. Matriz
transpuesta
-1 2 0 -1 3 4
t
E j . A = 3 - 2 - 1 ; A = 2 - 2 0
4 0 1 3 0 -1 1 3
t
Nota. (At) = A.
13.Matriz
simtrica
-1 2 0 -1 2 0
E j . A = 2 - 2 - 1 ; A t = 2 - 2 - 1
0 -1 1 3 0 -1 1 3
14.Matriz
antisimtrica
0 -2 3 0 2 -3
t
Ej. A = 2 0 - 1 ; A = - 2 0 1 = - A
-3 1 0 3 3 -1 0 3
15. Suma de
matrices
Nota. Dos matrices son conformes para la suma si son del mismo
orden.
Ej.
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16. Producto
por un
nmero
Si A = [aij ]nm, y kIR , entonces:
kA = [kaij ]nm
Ej.
17. Producto
de matrices
m
A B = c ij = aik bkj
k =1 np
Nota: Dos matrices con conformes para el producto si el nmero de
columnas de la primera es igual al nmero de filas de la segunda
Ej.
-2
[-1 4 0] 3 =[(-1)(-2)+4x3+0x6]=[14]
6
-2 0
E j . - 1 4 0 3 1 =- 1- 2+4x3+0x6 - 1(0)+4x1+0(- 3) =[14 4]
6 -3
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18. Propiedades
1. A + B = B + A 2. (A + B) + C = A + (B + C)
3. (A + B)t = At + Bt 4. Ak = kA
7. (kA)t = kAt 8. AB BA
19.Potencia
A0 = I; A1 = A; A2 = AA; A3 = A2A;; An = An 1
A
2
-1 4 0 -1 4 0 -1 4 0 5 8 8
E j . 1 3 2 = 1 3 2 1 3 2 = - 2 13 12
-2 0 3 -2 0 3 -2 0 3 -4 -8 9
20.Matriz inversa
A A1 = A1A = I
E j . D e t e r m i n a r l a i n v e r s a d e 2 - 1
1 3
Sol.
a b
Asumimos para la inversa una matriz de incgnitas: . E l
c d
producto de ambas debe dar la identidad.
a b 1 0
2 - 1 =
1 3 c d 0 1
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2a-c=1 2b-d=0
a+3c=0 b+3d=1.
3/7 1/7 1 3 1
A-1= =
1/7 2/7 7 1 2
21.Determinante
1. Determinante de orden 2.
Sea:
A = 11
a a12
,
a
21 a22
entonces:
a11 a12
|A| = = a11a22 a12 a21
a21 a22
4 3
Ej. = 4 ( 1) 3 5 = 19
5 1
2. Determinante de orden 3.
Sea
a11 a12 a13
A = a21 a22 a23 , e n t o n c e s :
a31 a32 a33
Ej.
2 3 4
2 2 1 2 1 2
1 2 2 = 2 ( 3) +4
3 1 0 1 0 3
0 3 1
= 2(4) + 3(-1) + 4(3)
= 17
Ej.
2 3 4
1 2 2
0 3 1
0 2 3 4 -4
1 2 2
-12 12
3 0
9 8
Det(A) = 8 (9) = 17
1 4 3
E j . 0 0 0 = 0
8 2 -5
1 4 3 1 4 3
E j . 4 - 4 6 = 2 2 - 2 3 , f a c t o r i z a m o s 2 d e l a s e g u n d a f i l a
8 2 -9 8 2 -5
1 4 1
= 23 2 - 2 1 ; f a c t o r i z a m o s 3 d e l a t e r c e r a c o l u m n a .
8 2 -3
1 4 3 1 4 3
E j . 4 - 4 6 = - 8 2 - 9 f 2 f 3
8 2 -9 4 -4 6
1 4 3 1 4 3
E j . 4 10 11= 0 - 6 - 1 - 4 f 1 + f 2
-3 -8 -9 4 -4 6
1 4 3
= 0 - 6 - 1 3 f 1 + f 3
0 4 0
1 4 3
E j . 0 2 11= 1 2 ( - 3 ) = - 6
0 0 -3
7. Det(At) = Det(A).
8. | AB | = |A||B|
22.Submatriz.
1 4 2 0
Ej. 5 3 -3 4
, eliminado la tercera fila y las dos ltimas
2 0 1 5
c o l u m n a s n o s q u e d a l a s u b m a t r i z : - 1 4
5 3
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23.Cofactor.
ij=(-1)i+j|Mij|
1 4 2
Ej. Dada la matriz A= 5 3 - 3 determinar los cofactores 11 y 32.
2 0 1
Sol.
1 1 = ( 1 ) 1 + 1 | M 1 1 | = 3 - 3 = 3 ,
0 1
-1 2
32= (1)3+2 |M32| = = (7)=7
5 -3
n n
|A| = aij ij = aij ij
i =1 j =1
1 4 2
Ej. Calcular el determinante de la matriz A = 5 3 - 3 empleando
2 0 1
la tercera columna.
Sol.
5 3
13= (1)1+3 |M13| = = 6
2 0
23= (1)2+3 | M 2 3 | = - 1 4 = ( 8 ) = 8
2 0
33= (1)3+3 |M33| = - 1 4 = 2 3
5 3
1 4 2
5 3 - 3 =2(6) + (3)8 + 1(23) = 59
2 0 1
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24.Adjunta.
t
3 - 11 - 6 3 - 4 - 18
Ej. Adj(A) = - 4 - 5 8 =
- 11 - 5 7
- 18 7 - 23 - 6 8 - 23
A1 = 1
Adj(A) .24.1
det(A)
Ej.
1 3 - 4 - 18
A1 = - 11 - 5 7
59
- 6 8 - 23
Nota. Por este mtodo es muy sencillo calcular la inversa de una matriz de orden 2.
1 1
= 24.2
Ej.
2 -4 -1 1 3 4
=
5 3 26 -5 2
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25.SEL.
Es un sistema de la forma:
26.Forma
matricial
AX = b.26.1
27.Solucin
por la
inversa.
X = A1b.26.2
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Ej.
Resolver
3x+2y=5
2x-4y=8
3 2 x 5
=
2 -4 y 8
x 3 2 1 5
Usamos la frmula 26.2: y =
2 4 8
x 1 4 2 5
Usamos la frmula 24.2: y =
16 2 3 8
x 1 36/16
y = - 36 =
16 4 - 4/16
x 9/4
y =
- 1/4
28.Regla de
Cramer
|A |
xi = |A|i . 2 8 . 1
Ej.
Resolver
3x12x2 + x3=11
x1+ x2 + 3x3=10
-x14x2 + 2x3=8
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Usamos 28.1:
11 2 1
10 1 3
|A1 | 2 = 98 = 2
x1 = = 8 4
|A| 3 2 1 49
1 1 3
1 4 2
3 11 1
1 10 3
|A2 | 2 = 49 = 1
x2 = = 1 8
|A| 3 2 1 49
1 1 3
1 4 2
3 2 11
1 1 10
|A3 | 8 = 147 = 3
x3 = = 1 4
|A| 3 2 1 49
1 1 3
1 4 2
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ALGUNAS APLICACIONES
1. En la robtica.
T=
http://datateca.unad.edu.co/contenidos/299012/CURSO_DE
_ROBOTICA_AVANZADA_2014.pdf
file:///C:/Documents%20and%20Settings/Administrador/Mis
%20documentos/Downloads/PonenciaRobotica%20(1).pdf
http://www2.elo.utfsm.cl/~elo377/documentos/TMA-
RoboticaJHS.pdf
2. En teora de control.
3. En la electricidad.
Otras pginas:
http://panamahitek.com/leyes-de-kirchhoff-el-metodo-zbus/
http://ramos.elo.utfsm.cl/~lsb/elo102/aplicaciones/aplicaciones/cl
ases/c4.pdf
https://ingelibreblog.wordpress.com/2014/02/13/leyes-de-
kirchhoff-y-metodo-de-mallas-resolucion-de-circuitos-electricos/
4. En estructuras mecnicas.
Otras pginas
http://ingmec.ual.es/~jlblanco/papers/blanco2012calculo_m
atricial_estructuras.pdf
http://cdigital.dgb.uanl.mx/la/1020147236/1020147236.PDF
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EJERCICIOS PROPUESTOS
A = , B = 2 - 1 y C =
3 5 - 2 2
1. Si , efectuar las siguientes
- 4 1 - 3 0 3 - 1
operaciones:
a) 2A 3B + C b) A B 2C b) 4A + B 3C
d) 3At + 2B 4C e) (A 2B)t + C f) (2A 3B)Ct
g) A2 +(Bt)2 +2C h) (AB)t(3C)
1 2 1 2 1 0
2. Si A = , B =
3 - 1 2
, C = 3 1 2 , efectuar:
3 0 2 1 4 0
3 0 2
a) 2A + 3B b) ABt c) AtB
t t
d) (2A B)C e) 2A (BC) f) AC
3. Resolver:
t
3 1
b) X +
3 5
a) 2X+3 3 5 = 2 - 1 = 4 2X
- 4 1 - 3 0 - 4 1 - 3 2
t 2 - 1 2 - 1 2 - 1
c) X
0 3 = - 3 0 - 3 0
d ) X + 2 1 5 = 4
t 3 1 2 - 1 1 0
+ 3X
0 1 - 3 2 - 3 0 0 1
e ) 2 X + 3 Y = 1 - 2 3 , 3 X 2 Y = 4 2 - 3
1 0 2 0 - 2 5
f) X Y =
3 - 2 - 3
, X 2Y =
0 - 2 4
- 1 4 1 0 - 2 3
1 - 1
g) A
3 5 2 - 1 2 1 B =
= h)
- 4 1 - 3 0 3 0 - 3 2
0 - 1 2 5 1 0
i) 3 0 B 4 - 1 =
- 2 2
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1 1 1
a) 2 5 b) 3 2 c) 1 - 2
4 - 1 1 - 1 3 1
5. Efectuar:
1 1
a) 3 2 1 + 2 2 5 b) 3 5 3 2
3 0 4 - 1 - 4 1 1 - 1
1 1 1
c) 3 2 1 - 2 d ) 0 - 1
2 1 2 5
1 - 1 3 1 3 0 3 0 4 - 1
6. Resolver:
1
= 4
- 1
a) 3X + 3
2 1 2
+ X
- 3 - 2 - 3 0
1
b) 5X +
2 1
= 4 2 - 1 3 X
- 3 - 2 - 3 0
7 . H a l l a r u n a m a t r i z X t a l q u e X + X t = 4 2 H a y u n a s o l a
2 8
solucin?
2 3
a ) . 1 0 b ) . 1 0
1 - 1 1 - 1
2 3
1 0 1 1 0 1
c ) . 0 0 1 d ) . 0 0 1
1 1 1 1 1 1
9. Si A =
1 0
, calcular A2, A3,, An.
1 1
2 -3 1 0
a). b).
4 5 0 4
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2 4 -2 3 -1 - 3
c). d). 2 4 - 4
0 5 1
3 2 6 0 2 1
2 1 -2 4 0 0
e). f). 0 5 0
0 3 1
0 0 -4 -1 1 3
1 -2
1. 3 2 - 3 + 2 1 -1 4
-3 4 0 3 1 -3
2 -1 3 2 0 -2 4 3 0
2. 1 5 -4 3 + 5
1 3 5 1 0 0
0 4 1 0 -3 3 0 1 3
1 3 -6 2 1 2 -3 0
1. 7 -1 2 0 2. 4 - 3 1 -1
0 0 0 0 2 4 -6 0
2 5 -5 7 3 1 -5 2
1 3 - 2 -1 1 1 1
3. 2 1 -2 0 4. a b c
-2 0 1 1
a2 b2 c2
0 -6 1 0
1 1 1 1
5. a b c d
a b2
2
c2 d2
a 3 b3 c3 d3
x -1 x + 3 2x + 1 3
1. =5 2. = 7x + 2
3 -2 x 4
3 x 1 2 -1 0
3. 2 1 x + 1 = 59 4. x 1 x = 2 x - 18
2 1 0 3 4 -1
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1 - 1 1 3 1 1 1 0 1
2
1 . 3 0 1 2 . 0 - 1 - 2 3 . 0 0 1
1 1 1 5 4 0 1 1 1
15. Resolver:
1 - 1 1 x 2 3 1 1 4 6 7
1 . 3 0 1 y = 1 2. 0 - 1 - 2 X = - 2 1 - 7
1 1 1 z 3 5 4 0 5 14 9
1 0 1 1 - 1 2 1 0 1 t 2 - 1 4
3 . X 0 0 1 = 2 1 1 3 . 2 1 - 2 X = - 2 1 - 7
1 1 1 0 0 1 3 4 - 3 5 3 - 1