Operaciones con matrices, inversa y ecuaciones matriciales
Problema
2020 · Extraordinaria · Suplente
2
EJERCICIO 2
Se consideran las matrices A=(1a01−20), B=A⋅At y C=(11−20), siendo a un parámetro real.
a) ¿Para qué valores del parámetro a existe la inversa de la matriz B?b) Para a=1, calcule la inversa de la matriz B.c) Para a=1, resuelva la ecuación matricial Bt⋅X+9C=O.
MatricesInversaEcuación matricial+1
Resolución del Ejercicio 2
a) ¿Para qué valores del parámetro a existe la inversa de la matriz B?
Primero, calculamos la matriz B como el producto de A por su traspuesta At:
Para que una matriz cuadrada sea invertible, su determinante debe ser distinto de cero. Calculamos el determinante de B:
∣B∣=5aaa2+1=5(a2+1)−a2=5a2+5−a2=4a2+5
Analizamos la ecuación ∣B∣=0⟹4a2+5=0. Dado que a2≥0 para cualquier número real a, la expresión 4a2+5 siempre será mayor o igual a 5. Por tanto, el determinante nunca se anula para ningún valor de a perteneciente a los números reales.Conclusión: La matriz B tiene inversa para cualquier valor real de a.
b) Para a=1, calcule la inversa de la matriz B.
Para a=1, la matriz B y su determinante son:
B=(5112),∣B∣=4(1)2+5=9
Calculamos la matriz de cofactores Adj(B) y su traspuesta. Al ser B una matriz simétrica, (Adj(B))t coincide con la adjunta directa:
Adj(B)=(2−1−15)⟹(Adj(B))t=(2−1−15)
Aplicamos la fórmula de la matriz inversa B−1=∣B∣1(Adj(B))t:
B−1=91(2−1−15)=(2/9−1/9−1/95/9)
c) Para a=1, resuelva la ecuación matricial Bt⋅X+9C=O.
Despejamos la matriz X de la ecuación. Como B es simétrica, Bt=B:
B⋅X=−9C⟹X=B−1⋅(−9C)
Sustituimos B−1 por su expresión fraccionaria para facilitar los cálculos: