FICHA MII-A1-P06

Inversa de una matriz 3×3 y polinomio matricial

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TipoPrincipal Dificultad Puntos9 pts (puntuación del examen original) · a)3 + b)3 + c)3 Tiempo máx.28 min Media20 min Origen preguntaExamen oficial Verificación soluciónSolución del material De fuente real
Material necesario — Material: calculadora científica. No hace falta ningún formulario: las fórmulas necesarias están en «Teoría básica».
Prerrequisitos
  • Inversa por adjuntos: A⁻¹ = (1/|A|)·(Adj A)ᵗ, con |A| ≠ 0
  • Si una matriz cumple un polinomio igual a 0 (por ejemplo A³ − 3A² + 3A − I = 0), se puede despejar A⁻¹ multiplicando por A⁻¹
  • Un sistema homogéneo (B)x = 0 tiene infinitas soluciones si y solo si |B| = 0

Sea A = (1 2 0 ; 0 1 0 ; 0 2 1). Obtén razonadamente, escribiendo todos los pasos del razonamiento utilizado: Notación: en el texto las matrices se escriben por filas, separadas por «;». Por ejemplo, (1 2 ; 3 4) es la matriz de filas (1 2) y (3 4).

a La justificación de que A tiene inversa y el cálculo de dicha matriz inversa. [3]
b Dos constantes a, b de modo que A⁻¹ = A² + aA + bI. Se puede usar (sin comprobarlo) que A verifica A³ − 3A² + 3A − I = 0, siendo I la identidad. [3]
c El valor de λ para que el sistema (A − λI)·(x y z)ᵗ = (0 0 0)ᵗ tenga infinitas soluciones. Para dicho valor de λ, hallar todas las soluciones del sistema. [3]
Pistas progresivas
Teoría básica
  • A⁻¹ = (1/|A|)·(Adj A)ᵗ. Si hay un polinomio P(A) = 0 con término independiente distinto de 0, puede despejarse A⁻¹.
  • Un sistema homogéneo siempre tiene la solución x = 0; hay infinitas soluciones si y solo si el determinante de la matriz del sistema es cero.
  • Para λ = 1 la solución es x libre, y = 0, z libre: un plano.
Refuerzo
Libro — SM Revuela, Matemáticas II (LOMLOE) — Situación de aprendizaje 1.1 Matrices. · SM Revuela, Matemáticas II (LOMLOE) — Situación de aprendizaje 1.2 Determinantes.
Cuadernillo — Tus apuntes de matrices (Material/Algebra/apuntes matrices, fotos IMG_2565 a IMG_2570).
Vídeo — ↗ — «»
Apartado a) — |A| = 1 ≠ 0, luego A tiene inversa. A⁻¹ = (1 −2 0 ; 0 1 0 ; 0 −2 1).
Apartado b) — De A³ − 3A² + 3A − I = 0 se obtiene A³ + (−3)A² + 3A − I = 0. Comparando con A³ + aA² + bA − I = 0 (que sale de multiplicar A⁻¹ = A² + aA + bI por A), resulta a = −3 y b = 3.
Apartado c) — |A − λI| = (1 − λ)³ = 0, luego λ = 1. Para λ = 1, A − I = (0 2 0 ; 0 0 0 ; 0 2 0) y el sistema es 2y = 0: la solución es x = α, y = 0, z = β, con α, β ∈ ℝ.