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Determinantes: Propiedades, Cálculo y Rangos, Apuntes de Matemáticas aplicadas a las Ciencias Sociales II

Los determinantes de matrices cuadradas de orden 2 y 3, incluyendo su cálculo, propiedades y ejemplos. Además, se presentan ejercicios para practicar.

Tipo: Apuntes

2020/2021

Subido el 19/04/2021

sophiaaa_23
sophiaaa_23 🇪🇸

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Determinantes 1
Tema 2 DETERMINANTES
1. DETERMINANTES DE ORDEN 2 Y 3
Dada una matriz cuadrada A de orden 2, llamamos determinante de A, y escribimos
A
o
det A
, al
número real que resulta al realizar la operación:
A=
a11 a12
a21 a22
=a11a22 a21a12
Ejemplo:
A=7 4
5 1 =71(5)4=27
Dada una matriz cuadrada A de orden 3, llamamos determinante de A, y escribimos
A
o
det A
, al
número real que resulta al realizar la operación:
A=
a11 a12 a13
a21 a22 a23
a31 a32 a33
=a11a22a33 +a12 a23a31 +a21a32a13 a31a22a13 a21a12a33 a32a23a11
Regla de Sarrus
Ejemplo:
A=
5 1 4
0 3 2
6 2 8
=538+126+024634018522=120 +12 +072 020 =40
Ejercicios: 1, 2
2. PROPIEDADES DE LOS DETERMINANTES
1. El determinante de una matriz coincide con el de su traspuesta:
A=At
En el ejemplo anterior:
2. Si una matriz cuadrada tiene una fila (o columna) de ceros, su determinante es cero.
Esto es porque en todos los sumandos aparece un elemento de cada fila (y uno de cada
columna). Por tanto hay un cero en todos ellos y la suma es cero.
3. Si se permutan dos filas (o columnas) de una matriz cuadrada, su determinante cambia de signo.
En el ejemplo anterior, intercambiando las filas primera y la segunda:
pf3
pf4
pf5

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¡Descarga Determinantes: Propiedades, Cálculo y Rangos y más Apuntes en PDF de Matemáticas aplicadas a las Ciencias Sociales II solo en Docsity!

Tema 2 DETERMINANTES

1. DETERMINANTES DE ORDEN 2 Y 3

Dada una matriz cuadrada A de orden 2, llamamos determinante de A , y escribimos A o det A , al

número real que resulta al realizar la operación:

A =

a 11 a 12

a 21 a 22

= a 11 a 22 − a 21 a 12

Ejemplo: A = 7 4

Dada una matriz cuadrada A de orden 3, llamamos determinante de A , y escribimos A o det A , al

número real que resulta al realizar la operación:

A =

a 11 a 12 a 13

a 21 a 22 a 23

a 31 a 32 a 33

= a 11 a 22 a 33 + a 12 a 23 a 31 + a 21 a 32 a 13 − a 31 a 22 a 13 − a 21 a 12 a 33 − a 32 a 23 a 11

Regla de Sarrus

Ejemplo:

A =

Ejercicios: 1, 2

2. PROPIEDADES DE LOS DETERMINANTES

1. El determinante de una matriz coincide con el de su traspuesta: A = A

t

En el ejemplo anterior:

At^ =

2. Si una matriz cuadrada tiene una fila (o columna) de ceros, su determinante es cero.

Esto es porque en todos los sumandos aparece un elemento de cada fila (y uno de cada

columna). Por tanto hay un cero en todos ellos y la suma es cero.

3. Si se permutan dos filas (o columnas) de una matriz cuadrada, su determinante cambia de signo.

En el ejemplo anterior, intercambiando las filas primera y la segunda:

A ' =

4. Si una matriz cuadrada tiene dos filas (o columnas) iguales, su determinante es cero.

5. Si multiplicamos todos los elementos de una fila (o columna) de una matriz cuadrada por un

mismo número, su determinante queda multiplicado por dicho número.

A =

5 1 k 4

0 3 k 2

6 2 k 8

= 5 ⋅ 3 k ⋅ 8 + 1 k ⋅ 2 ⋅ 6 + 0 ⋅ 2 k ⋅ 4 − 6 ⋅ 3 k ⋅ 4 − 0 ⋅ 1 k ⋅ 8 − 5 ⋅ 2 k ⋅ 2 = 40 k

6. Si una matriz cuadrada tiene dos filas (columnas) proporcionales, su determinante es cero.

a 11 a 12 a 13

ka 11 ka 12 ka 13

a 31 a 32 a 33

= k ⋅

a 11 a 12 a 13

a 11 a 12 a 13

a 31 a 32 a 33

= k ⋅ 0 = 0

a 11 a 12 a 13 + b 13

a 21 a 22 a 23 + b 23

a 31 a 32 a 33 + b 33

a 11 a 12 a 13

a 21 a 22 a 23

a 31 a 32 a 33

a 11 a 12 b 13

a 21 a 22 b 23

a 31 a 32 b 33

8. Si a una fila (columna) de una matriz cuadrada le sumamos una combinación lineal de las

demás, su determinante no varía.

a 11 a 12 a 13 + ka 11 + la 12

a 21 a 22 a 23 + ka 21 + la 22

a 31 a 32 a 33 + ka 31 + la 32

a 11 a 12 a 13

a 21 a 22 a 23

a 31 a 32 a 33

a 11 a 12 ka 11

a 21 a 22 ka 21

a 31 a 32 ka 31

a 11 a 12 la 12

a 21 a 22 la 22

a 31 a 32 la 32

a 11 a 12 a 13 a 21 a 22 a 23 a 31 a 32 a 33

a 11 a 12 a 13 a 21 a 22 a 23 a 31 a 32 a 33

9. Si una fila (columna) es combinación lineal de las demás, entonces su determinante es cero.

10. El determinante del producto de dos matrices es igual al producto de sus determinantes:

A ⋅ B = A ⋅ B

Ejercicios: 3, 4, 5, 6, 7

Desarrollo de un determinante por una fila o una columna

El determinante de una matriz cuadrada A de orden n es igual a la suma de los productos de todos

los elementos de una fila o una columna cualquiera por sus adjuntos correspondientes. Es decir:

Desarrollo por la fila i : A = ai 1 Ai 1 + ai 2 Ai 2 +... + ain Ain

Desarrollo por la columna j : A = a 1 j A 1 j + a 2 j A 2 j +... + anj Anj

Ejemplo 1: Calcular el determinante de la matriz:

A =

a) Desarrollándolo por la 1ª fila.

b) Desarrollándolo por la 2ª columna.

a) A = 1 ⋅ −^2

+ 3 ⋅ 4 −^2

b) A = − 2 ⋅ 4 3

= − 2 ⋅ (− 10 ) − 2 ⋅ (− 7 ) − 5 ⋅ (− 9 ) = 20 + 14 + 45 = 79

Ejemplo 2 : Calcula el siguiente determinante haciendo ceros alguna línea

F 1 + F 2 F 3 + F 2 F 4 − F 2

F 2 + 2 F 1

= − 1 ⋅ ( 56 − 30 ) = − 26

Ejemplo 3 : Calcula el siguiente determinante haciendo ceros alguna línea

Restando a cada fila la primera:

También, restando a cada fila la anterior:

Ejercicios: 10, 11

5. CÁLCULO DE LA MATRIZ INVERSA

Una matriz cuadrada A tiene inversa, A −^1 , si A ≠ 0. En ese caso A −^1 se calcula mediante la

formula:

A =

a 11 a 12 ... a 1 n a 21 a 22 ... a 2 n ... ... ... ... an 1 an 2 ... ann

A −^1 =

A

A 11 A 12 ... A 1 n A 21 A 22 ... A 2 n ... ... ... ... An 1 An 2 ... Ann

t

Ejemplo: Calcular la inversa de la matriz:

A =

Calculamos el determinante sumándole a la 3ª columna, la primera, y desarrollando por la 1ª fila:

A =

Calculamos los adjuntos de la matriz:

A 11 = (− 1 )^1 +^1

= 2 + 3 = 5 A 12 = (− 1 )^1 +^2

= −(− 3 ) = 3 A 13 = (− 1 )^1 +^3

A 21 = (− 1 )^2 +^1

= −(− 1 ) = 1 A 22 = (− 1 )^2 +^2

= 1 + 1 = 2 A 23 = (− 1 )^2 +^3

A 31 = (− 1 )^3 +^1

= +( 0 + 2 ) = 2 A 32 = (− 1 )^3 +^2

= − 3 A 33 = (− 1 )^3 +^3

Por tanto,

A −^1 =

t A −^1 =

Ejercicios: 12, 13