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Unidad 1 Algebra
Unidad 1 Algebra
Unidad 1 Algebra
Unidad 1 –
Vectores, Matrices Y Determinantes
Tutor
Jhon Albeiro Martínez
Directora
Viviana Álvarez
Algebra Lineal
Grupo
208046_83
Bucaramanga – Santander
Marzo 2019
1. Realizar mentefacto
ALGEBRA LINEAL 2
Vectores u⃗ y ⃗v
u⃗ =3i+5 j
⃗v =−4 i+1 j
Magnitud
|u⃗|=√ 3 i2 +5 j2
|u⃗|=√ 9 i+ 25 j
|u⃗|=√ 34
|u⃗|=5,83
|⃗v|= √16 i+ 1 j
|⃗v|= √ 17
|⃗v|=4,12unidades
Dirección
Vector u⃗
C . O. 5 5
tanθ= tanθ= θ=tan −1 θ=59.04 °θ=59°
C.A. 3 3
Vector ⃗v
C . O. 1 1
tanθ= tanθ= θ=tan −1 θ=−14.04 °
C.A. −4 −4
θ=180° −14.1
θ=165.6°
Vectores u⃗ y ⃗v
u⃗ =3i+5 j
⃗v =−4 i+1 j
Principio
u⃗ . ⃗v
cos θ=
|⃗u|.|⃗v|
( 3. (−4 )) + (5 . 1 )
cos θ=
√34 . √ 17
−12+ 5
cos θ=
√ 578
−7
cos θ= pasamos a despejar θ
√ 578
θ=cos−1 ( √−7578 )
θ=106.93°
Vectores u⃗ y ⃗v
u⃗ =3i+5 j
⃗v =−4 i+1 j
u⃗ + ⃗v =( 3+ (−4 ) ) i+ ( 5+1 ) j
u⃗ + ⃗v =−1 i+ 6 j
Vector resultante u⃗ + ⃗v =−1 i+ 6 j
Magnitud
|u⃗ + ⃗v|= √−1 i 2+ 6 j 2
|u⃗ + ⃗v|= √1 i+ 36 j
|u⃗ + ⃗v|= √37
|u⃗ + ⃗v|=6.082unidades
Dirección
Vector u⃗ + ⃗v
C . O. 6 6
tanθ= tanθ= θ=tan −1 θ=−80.53 °
C.A. −1 −1
θ=180−80.53
θ=99.5 °
Encontrar el área del paralelogramo formado por los vectores representados, con
teoría vectorial.
−3 ⃗v +2 ⃗
w
6(⃗v . ⃗
w)
6 ( ⃗v . ⃗
w )=6 ( 3 i−4 j+2 k )∗6 (2 i+5 j+ 4 k )
6 ( ⃗v . ⃗
w )=( 18 i−24 j+12 k )∗(12 i+ 30 j+ 24 k )
6 ( ⃗v . ⃗
w )=[ ( 18 ) (12 ) ] i+ [ (−24 ) ( 39 ) ] j+ [ ( 12 )( 24 ) ] k
6 ( ⃗v . ⃗
w )=216 i−936 j+ 288 k
c 2 2 2
cos γ = 2 2 2
= 2 2 2
= =
√ a +b + c √(3) +(−4) +( 2) √9+ 16+4 √29
γ =cos−1 ( √229 )=68.20°
condición cos 2 α +cos 2 β +cos2 γ =1
Entonces ⃗v =( cos α ,cos β , cos γ ) .
3 2 −4 2 2 2
⃗v =( )( ) ( )
√ 29
+
√ 29
+
√29
=1
w =2 i+5 j+ 4 k
Para ⃗
a 2 2 2
cos α= 2 2 2
= 2 2 2
= =
√ a +b + c √(2) +(5) +( 4) √ 4 +25+16 √ 45
α =cos−1 ( √245 )=72.65°
b 5 5 5
cos β= 2 2 2
=¿ 2 2 2
= = ¿
√ a +b + c √(2) +(5) +(4) √ 4 +25+16 √ 45
Producto en cruz.
i⃗ ⃗j ⃗k
⃗v . ⃗
|
w = 3 −4 2
2 5 4 |
−4 2 ⃗ 3 2 ⃗ 3 −4 ⃗
⃗v . ⃗w= | 5 4 | | | |
i−
2 4
j+
2 5 |k
⃗v . ⃗
w =[ (−4 ) ( 4 )−( 5 ) ( 2 ) ] i−[ ( 3 )( 4 )− (2 )( 2 ) ] j+ [ ( 3 ) (5 )−( 2 ) (−4 ) ] k
ALGEBRA LINEAL 8
⃗v . ⃗
w =(−16−10 ) i−( 12−4 ) j+ ( 15+8 ) k
⃗v . ⃗
w =−26 i−8 j+ 23 k
⃗v . ⃗
w =(−26 ,−8 , 23)
Producto punto.
⃗v . ⃗
w =( 3 i−4 j+2 k )∗(2 i+5 j+ 4 k )
⃗v . ⃗
w =[ ( 3 ) ( 2 ) ] i+ [ (−4 ) (5 ) ] j+ [ (2 )( 4 ) ] k
⃗v . ⃗
w =6 i−20 j+8 k
⃗v . ⃗
w =( 6 ,−20 , 8)
Datos:
a⃗ =(5 , 12)
b⃗ =( 1 , k ) → k es un escalar=?
π
α = rad
3
Para conocer el valor de k aplicamos el producto escalar de vectores.
ALGEBRA LINEAL 9
( 5+12 k )= [ ( 13 ) ( √ 1+ k 2 ) ]∗1/2
2 ( 5+12 k )=13 √ 1+ k 2
10+24 k=13 √ 1+k 2
2
( 10+24 k )2=( 13 √ 1+k 2 )
2
( 10+24 k )2=( 13 √ 1+k 2 )
2
( 10 )2 +2 ( 10 ) 24 k ¿+ ( 24 k ) ¿2 =( 13 )2∗( √1+k 2)
100+ 480 k +576 k 2=169∗( 1+ k 2)
100+ 480 k +576 k 2=169+169 k 2
( 576 k 2−169 k 2 ) +480 k =169−100
407 k 2 +480 k =69
Igualamos la ecuación a 0 y despejamos k
407 k 2 +480 k −69=0
480 k−69=407 k 2
k2
( 480−69)/407=
k
411
=k
407
k =1.009
1 0 2 3 9 −5 6
A= −2
1
5
[ 5 6
0 3
2 −3
3
8
0
] [ ] B= 1 3 6
0 −1 3
5 7 −5
0 −2 3 5
[
C= 4 3 5 4
−1 0 −9 8 ]
0 3 x2
[ ]
−2
D= 3 y 2 3
1 0 (x+ y)
1 0 2 3 9 −5 6
A=
[−2
1
5
5 6
0 3
2 −3
3
8
0
] [ ] B= 1 3 6
0 −1 3
5 7 −5
[ 2
49
47
40 21 ∗
48 −25
−16 33
][
0 −2 3 5
4 3 5 4
−1 0 −9 8 ]
ALGEBRA LINEAL 11
24∗0+14∗4+ (−3 )∗(−1 ) 24∗(−2 ) +14∗3+ (−3 )∗0 24∗3+14∗5+ (−3 )∗(−9 ) 24∗5+14∗4 (−3 )∗8
[ 2∗0+ 40∗4+ 21∗(−1 ) 2∗(−2 ) + 40∗3+ 21∗0 2∗3+40∗5+21∗(−9 ) 2∗5+ 40∗4+ 21∗8
49∗0+ 48∗4 + (−25 )∗−1
¿
49∗(−2)+
9 −5 6 1 0 2 3
B= 1 3
[ ] [
6
0 −1 3
5 7 −5
A= −2
1
5
5 6
0 3
2 −3
3
8
0
]
9 −5 6
4 B= 1 3
[ ]
6
0 −1 3
5 7 −5
36 −20 24
[
B= 4 12
0 −4
24
12
20 28 −20
]
1 0 2 3
2 A= −2
1
5
[ 5 6
0 3
2 −3
3
8
0
]
2 0 4 6
2
[
A= −4 10 12 6
0 6 16
10 4 −6 0
]
El número de columnas de la primera matriz debe coincidir con el número de filas de la
segunda matriz.
c) 3 C ∙(−7 B)
ALGEBRA LINEAL 12
0 −2 3 5
[
3. C= 4 3 5 4
−1 0 −9 8 ]
0 −6 9 15
[
C= 12 9 15 12
−3 0 −27 24 ]
9 −5 6
[ ]
(−7 ) . B= 1 3 6
0 −1 3
5 7 −5
−63 −35 −42
[ ]
B= −7 −21 −42
0 7 −21
−35 −49 35
][ ]
0 −6 9 15
[
C . B= 12 9 15 12
−3 0 −27 24
−7 −21 −42
0 7 −21
−35 −49 35
¿¿
[
C . B= −1239 −1092 −777
−651 −1260 −1533 ]
d) D2
0 3 x2
[ ]
−2
D= 3 y 2 3
1 0 (x+ y)
0 3 x 2 −2 0 3 x 2 −2
[
¿ 3 y2
][
3 ∗ 3 y2
1 0 (x+ y)
3 =¿
1 0 (x+ y) ]
9 x 2−2 3 x 2 y 2 9 x2 −2 x−2 y
[
D= 3 y 2+ 3 9 x 2 y 4 3 x +3 y 2+ 3 y−6
x+ y 3 x2 x 2+ y 2+ 2 xy−2 ]
ALGEBRA LINEAL 13
e) D .C
0 3 x2 0 −2 3 5
[ ][
−2
D= 3 y 2
3 C= 4 3 5 4
1 0 ( x+ y) −1 0 −9 8 ]
0∗0+3∗x 2∗4+ (−2 )∗(−1) 0∗(−2 ) +3+ x 2∗3+ (−2 )∗0 0∗3+3∗x 2∗5+ (−2 )∗(−9 ) 0∗5+3∗x 2∗4+ (−2 )∗8
( 3∗0+ y 2∗4+3∗(−1)
1∗0+ 0∗4+ ( x +Y ) +(−1)
3∗(−2 ) + y 2∗3+ 3∗0
1∗ (−2 )+ 0∗3+ ( x + y )∗0
3∗3+ y 2∗5+3∗(−9 ) 3∗5+ y 2∗4 +3∗8
1∗3+ 0∗5+ ( x + y )∗(−9 ) 1∗5+ 0∗4+ ( x + y )∗8
[
¿ 4 y 2 −3 3 y 2−6
−x− y −2
5 y 2−18 4 y 2+39
−9 x−9 y +3 8 x+ 8 y +5 ]
f) C T ∙ D
0 −2 35
c t =¿
[ 4 3 5 4
−1 0 −9 8 ]
0 4 −1
c= −2
t
3
5
[ ] 3 0
5 −9
4 8
0 4 −1
t
c . D= −2
3
5
[ ][ 3 0
0 9
5 −9 −3 y
4 8 1
2
−2
3
0 x. y .I ]
0∗0+ 4∗(−3 ) + (−1 )∗10∗9+ 4∗y 2 + (−1 )∗0 0∗(−2 ) + 4∗3+ (−1 )∗( xyI )
¿
[
2∗0+3∗(−3 ) +0∗1 2∗9+ 3∗x y 2+ 0∗0−2∗(−2 )+ 3∗3+ 0∗( xyI)
3∗0+5∗(−3 ) + (−9 )∗1 3∗9+ 5∗y 2 + (−9 )∗0 3∗(−2 ) +5∗3+ (−9 )∗(xyI )
5∗0+4∗ (−3 ) +8∗15∗9+ 4∗y 2+ 8∗05∗(−2 ) + 4∗3+8∗( xyI )
]
ALGEBRA LINEAL 14
[ −9 3∗y 2−1813
−24 5∗y 2+ 27 (−9∗x∗y +9 )∗I
−4 4∗y 2 +45 8∗( 8∗x∗y +2 )∗I
]
g) Det ( B)
9 −5 6
B= 1 3
[ ]
6
0 −1 3
5 7 −5
La matriz no es cuadrada.
h) Det (D)
0 3∗x 2 −2
[ 3 y2
1 0 (x+ y)
3
] 2 2 2
3 =−9∗x +9∗x + 2∗y −9∗x ∗y
i) ( BT −C)T
9 −5 6
[ ]
B= 1 3 6
0 −1 3
5 7 −5
0 −2 3 5
[
C= 4 3 5 4
−1 0 −9 8 ]
9 −5 6
B= 1 3
[ ]
6 =BT =
0 −1 3
5 7 −5
9 1 0 5
−5 3 −1 7
6 6 3 −5 [ ]
9 1 0 5 0 −2 3 5
T
[
B = −5 3 −1 7 −C= 4 3 5 4
6 6 3 −5 −1 0 −9 8 ] [ ]
9 3 −3 0
[
BT −C= −9 0 −6 3
7 6 12 −13 ]
ALGEBRA LINEAL 15
9 −9 7
T
( B −C ) = 3
T 0
[ 6
−3 −6 12
0 3 −13
]
5. Resolución de problemas básicos sobre matrices
Uno de los campos de mayor aplicación del algebra lineal es en la
Robótica en el Modelado de la Cinemática de Robots. Para representar
la posición y la orientación de un giro, se utilizan matrices y vectores.
( 1009 ) 89 89 133
[ ][] [
−9
][ ]
− 0 ∗1+0∗1+ ∗2
100 1 20 100 100
0 1 0 ∗1 = 0∗1+1∗1+ 0∗2 = 1
89 9 2 −89 −9 −179
−( )
100
0 − ( )
20 100
∗1+0∗1+ ∗2
20 100
[ 0 1 0
][][
∗2= 0
−sen ( 45 ° ) 0 cos ( 45° ) 3
1
][]
0 ∗ 2 =¿
−0,85 0 0,53 3
57 17 53 17 77
( 100 )
[ ][] [ ][ ]
0 ∗1+0∗2+ ∗3
20 1 100 20 25
0 1 0 ∗2 = 0∗1+1∗2+0∗3 = 2
17 53 3 −17 53 37
−( )0( )
20 20 20
∗1+0∗2+
100
∗3
50
% %
Materia Costo Azúcare % Proteína %
Prima $/Kg s Grasas s Inertes
A 2,35 12 10 60 18
B 2 10 10 50 30
C 1,7 8 6 44 42
ALGEBRA LINEAL 17
12 A +10 B+ 8C=10
10 A +10 B+ 6 C=90
60 A+50 B+44 C=52
12 10 8 10
|
10 10 6 90
60 50 44 52 |
Primera línea la dividimos entre 12
5 2 5
| | 1
6 3
10 10 6
60 50 44
6
90
52
f 2−10 f 1
f 3−60 f 1
5 2 5
| |
1
6 3 6
5 −2 260
0
3 3 3
0 0 4 2
f 3=0.5 f 3
f 2=2 f 2
f 1=6 f 2
6 5 4 5
|
0 5 −2 260
0 0 2 1 |
Luego:
1
2 C=3→ C=
2
261
B=
5
2∗261 1.7∗1
costo=−41∗2.35+ + =$ 8.9
5 2
Adjunta. fórmula
Fórmula
detA =80
7 −1 −1
[ ]
A−1= −1
4
−5
4
2
3
5
0
4
1
10
1
4
7 −1 −1
[
12 10 8
] [ ]
4
10 10 6 ∗ −1
60 50 44
−5
4
2
3
5
0
4
1
10
1
4
1 0 0
[ ]
=0 1 0
0 0 1