Selectividad Matrices

aragón ecuacion_matricial Ejercicios_Resueltos matrices selectividad

Se consideran las matrices
$A = \left( \begin{array}{cc} 2 & 1 \\3 & -1 \end{array} \right)$
y
$B = \left( \begin{array}{cc} 4 & 20 \\16 & 5 \end{array} \right)$

– a) Calcule $A^2$ y $(A^ 2)^{-1}$
– b) Despeje $X$ de la ecuación matricial $A^2X = B$
– C) Calcule $X$

SOLUCIÓN

$A = \left( \begin{array}{cc} 2 & 1 \\3 & -1 \end{array} \right)$

$A^2=A \cdot A = \left( \begin{array}{cc} 2 & 1 \\3 & -1 \end{array} \right) \cdot \left( \begin{array}{cc} 2 & 1 \\3 & -1 \end{array} \right) = \color{blue}{\left( \begin{array}{cc} 7 & 1 \\3 & 4 \end{array} \right)}$

Para calcular la inversa de $A^2$ usaremos el método de la definición de inversa

$A^2 \cdot (A^2)^{-1} = I$

$\left( \begin{array}{cc} 7 & 1 \\3 & 4 \end{array} \right) \cdot \left( \begin{array}{cc} a & b \\c & d \end{array} \right) = \left( \begin{array}{cc} 1 & 0 \\0 & 1 \end{array} \right)$

$\left( \begin{array}{cc} 7a+c & 7b+d \\3a+4c & 3b+4d \end{array} \right) = \left( \begin{array}{cc} 1 & 0 \\0 & 1 \end{array} \right)$

$\left\{ 7a+c=1 \atop 3a+4c=0 \right. \qquad \left\{ 7b+d=0 \atop 3b+4d=1 \right.$

Resolvemos ambos sistemas de ecuaciones

$7a+c=1 \longrightarrow c=1-7a$
$3a+4(1-7a)=0 \longrightarrow 3a+4-28a=0 \longrightarrow -25a=-4 \longrightarrow a=\frac{4}{25}$
$c=1-7 \cdot \frac{4}{25} \longrightarrow c=\frac{-3}{25}$

De la misma forma resolvemos el otro sistema y obtenemos como soluciones $b=\frac{-1}{25}$ y $d=\frac{7}{25}$

Por tanto la inversa es $\color{blue}(A^2)^{-1}= \left( \begin{array}{cc} \frac{4}{25} & \frac{-1}{25} \\ \: & \: \\ \frac{-3}{25} & \frac{7}{25} \end{array} \right)}$

$A^2X = B$
$(A^2)^{-1} \cdot A^2X = (A^2)^{-1} \cdot B$
$X = (A^2)^{-1} \cdot B$

$X = \left( \begin{array}{cc} \frac{4}{25} & \frac{-1}{25} \\ \: & \: \\ \frac{-3}{25} & \frac{7}{25} \end{array} \right) \cdot \left( \begin{array}{cc} 4 & 20 \\16 & 5 \end{array} \right) = \left( \begin{array}{cc} 0 & 3 \\4 & -1 \end{array} \right)$

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