a) Calcula A−1.Primero, calculamos el determinante de la matriz A para verificar si es invertible.
det(A)=11121−111−1 det(A)=1⋅(1⋅(−1)−1⋅(−1))−2⋅(1⋅(−1)−1⋅1)+1⋅(1⋅(−1)−1⋅1) det(A)=1⋅(−1+1)−2⋅(−1−1)+1⋅(−1−1) det(A)=1⋅(0)−2⋅(−2)+1⋅(−2) det(A)=0+4−2=2 Dado que det(A)=2=0, la matriz A es invertible. Ahora calculamos la matriz de cofactores Cij.
C11=1−11−1=−1−(−1)=0 C12=−111−1=−(−1−1)=2 C13=111−1=−1−1=−2 C21=−2−11−1=−(−2−(−1))=−(−1)=1 C22=111−1=−1−1=−2 C23=−112−1=−(−1−2)=3 C31=2111=2−1=1 C32=−1111=−(1−1)=0 C33=1121=1−2=−1 La matriz de cofactores es:
C=0112−20−23−1 La matriz adjunta es la traspuesta de la matriz de cofactores:
adj(A)=CT=02−21−2310−1 Finalmente, la inversa de A es A−1=det(A)1adj(A).
A−1=2102−21−2310−1=01−11/2−13/21/20−1/2 b) Calcula la matriz X de orden tres que verifica AX+(A−X)2=X2+I, siendo I la matriz identidad de orden tres.Primero, expandimos la expresión (A−X)2:
(A−X)2=(A−X)(A−X)=A2−AX−XA+X2 Sustituimos esto en la ecuación original:
AX+(A2−AX−XA+X2)=X2+I Simplificamos la ecuación. Los términos AX y X2 se cancelan a ambos lados:
A2−XA=I Ahora, aislamos XA y luego X. Restamos I a ambos lados y sumamos XA a ambos lados:
A2−I=XA Para despejar X, multiplicamos por A−1 por la derecha en ambos lados de la ecuación, ya que A−1 es la inversa de A y sabemos que existe:
(A2−I)A−1=XAA−1 Aplicamos la propiedad distributiva y que AA−1=I y IA−1=A−1:
A2A−1−IA−1=X A−A−1=X Finalmente, calculamos X restando la matriz A−1 de la matriz A:
X=11121−111−1−01−11/2−13/21/20−1/2 X=1−01−11−(−1)2−1/21−(−1)−1−3/21−1/21−0−1−(−1/2) X=1023/22−5/21/21−1/2