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Matrizes e determinantes I-40



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Símbolos e determinantes de segunda ordem |
Determinantes de ordens superiores |
Algumas propriedades dos determinantes |
Determinantes e equações lineares |
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Determinante é uma função que associa um escalar a uma matriz quadrada. É um importante conceito matemático, usado, por exemplo, na solução de sistemas de equações lineares.


Símbolos e determinantes de segunda ordem

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Na forma compacta, o determinante de uma matriz quadrada A é simbolizado por

det(A)  #1.1#.

O determinante também pode ser representado pelos elementos da matriz, com a substituição dos colchetes por barras verticais. Seja, por exemplo, uma matriz 2×2,

Matriz 2x2

A seguir, os símbolos mencionados e a operação aritmética que define o determinante da matriz.

Determinante da matriz 2x2#A.1#

O determinante acima é de segunda ordem, em razão da dimensão da matriz.



Determinantes de ordens superiores

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Determinantes de terceira ordem ou superior podem ser calculados por decomposição. Seja uma matriz genérica 3×3:

Matriz 3x3

Considera-se, por exemplo, a primeira linha da matriz. Cada elemento dessa linha é multiplicado pelo determinante da matriz que restar pela eliminação da linha e da coluna que passam pelo elemento. E o determinante da matriz 3×3 é a soma dessas parcelas, considerando sinal positivo para coluna ímpar e negativo para coluna par.

Determinante para a matriz 3x3

Na operação acima, os determinantes de segunda ordem são calculados de acordo com fórmula do tópico anterior. Com a aplicação desse procedimento em cascata, determinantes de quaisquer ordens podem ser calculados.



Algumas propriedades dos determinantes

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#A.1#  Mantidas as ordens dos elementos, um determinante não se altera se linhas e colunas são trocadas.
#B.1#  Se duas linhas ou duas colunas são trocadas entre si, o determinante muda de sinal.
#C.1#  Se os elementos de duas linhas ou colunas são iguais entre si, proporcionais entre si ou uma linha ou coluna é nula, o determinante é nulo (k é um número qualquer).
#D.1#  Se os elementos de uma mesma linha ou coluna têm um fator de multiplicação comum, ele pode ser colocado em evidência.
#E.1#  Um determinante não se altera se, aos elementos de uma linha ou coluna, são somados ou subtraídos os elementos (ou múltiplos deles) de outra linha ou coluna.
#F.1#  det(A B) = det(A) det(B)
#G.1#  det(kIn) = kn. Portanto,
det(kA) = kn det(A), onde A é uma matriz n×n
#H.1#  det(A−1) = [ det(A) ]−1
#I.1#  det(AT) = det(A)



Determinantes e equações lineares

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Determinantes podem ser usados para resolver sistemas de equações lineares. Seja, como exemplo, um sistema de 3 equações e 3 incógnitas:

Sistema de equações lineares

Em termos de matrizes, ele pode ser escrito como A X = B. Ou na forma expandida:

Matrizes do sistema de equações

A: matriz dos coeficientes.

X: matriz das incógnitas.

B: matriz dos termos independentes.

As matrizes A1, A2 e A3 são formadas pela substituição, na matriz A, da primeira, segunda e terceira colunas pela coluna da matriz B.

Matrizes para solução do sistema

E a solução do sistema é:

x1 det(A1)   #A.1#
det(A)

x2 det(A2)   #A.2#
det(A)

x3 det(A3)   #A.3#
det(A)

Naturalmente, para que o sistema tenha solução, o determinante da matriz A não pode ser nulo, isto é, det(A) ≠ 0.


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Termos de uso


Referências:

APOSTOL, Tom M. Calculus. USA: Blaisdell, 1969.
Planetmath. http://planetmath.org/.

VYGODSKY, M. Mathematical Handbook. Moscow: Mir Publishers, 1971.