ejercicios de Álgebra propuestos en pau. · axb c a axb a c xb a c xbb a c b x a c b ......

377
Ejercicios de Álgebra propuestos en PAU. 1) Estudiar según los valores del parámetro a el sistema de ecuaciones lineales. Resolverlo cuando sea compatible: a) 0 1 0 , 0 , 1 0 1 1 1 1 1 1 1 2 2 . 3 0 . 3 2 2 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 2 2 2 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 2 1 1 2 1 1 0 1 0 1 , , : 1 1 2 1 1 0 1 0 1 1 2 1 1 2 3 3 1 3 3 3 2 2 1 = = + = - = - = - = = + = - = - = = = = - = = = - = - - - = - - - = = + + = + = + * * y ax y a Solución a a ax z ax z a x ax Gauss Por O DETERMINAD COMPATIBLE SIST rgA rgA a LE INCOMPATIB SIST rgA rgA a a A a A a a a f f F a a a f f F a a a x z y incógnitas c c c c a a a z y ax z ax y ax b) ( 29 ( 29 ( 29( 29 ( 29 { } ( 29 ( 29 ( 29 ( 29( 29 ( 29 ( 29 ( 29( 29 3 1 2 3 1 4 6 2 3 1 3 4 2 2 2 2 2 3 2 3 1 1 1 1 1 1 1 3 1 3 2 2 6 5 2 2 6 5 3 3 2 , 1 , 3 4 3 4 2 2 2 2 2 1 2 2 1 3 2 0 0 0 0 1 1 1 0 2 1 2 1 2 3 2 1 0 0 0 1 2 1 0 2 1 2 1 3 2 3 0 2 3 6 5 2 6 5 0 0 1 1 1 0 2 1 2 1 4 2 2 4 0 1 1 1 0 2 1 2 1 2 2 4 2 1 1 1 2 1 2 1 2 4 2 1 2 2 2 2 2 2 2 3 3 1 3 3 1 2 2 - - = + + - - = + + - = - + - = - = + - + = + - + + = + + = - = + + - + - = + + + - = + + + - = - - = + + = = - - - - = - = - - + = - + = - = = + - - = - - < = = - - - - - - = = = - - - - - - = - = - = = + + - = + + - = - - + + - + - - - + + = + - + - - - - = + = - - - - - = + + = + + - - = + - * * * a a a a a a z y x z y x a a a z a y z a y a a a a a a a z a z a a O DETERMINAD COMPATIBLE sistema rgA rgA a a z z z z S z z z z y x z y z y x z y ADO INDETERMIN COMPATIBLE sistema rgA rgA a LE INCOMPATIB sistema rgA rgA a a a A a a a a A a a a a f a f F a a f f F f f F a a z ay x az y x z y x

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  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    1) Estudiar segn los valores del parmetro a el sistema de ecuaciones lineales. Resolverlo cuando sea compatible: a)

    01

    0,0,1

    0111

    111

    122

    .30

    .32

    2000

    1010

    1001

    0

    002

    2200

    110

    101

    110

    110

    101

    2

    112

    110

    101

    ,,

    :112

    110

    101

    12

    1

    1

    233

    13332

    21

    ==+

    =====+

    ====

    ==

    =

    ===

    =

    =

    =++=+=+

    yaxy

    aSolucin

    aaaxzaxz

    axax

    GaussPorODETERMINADCOMPATIBLESISTrgArgAa

    LEINCOMPATIBSISTrgArgAa

    aAaA

    a

    a

    a

    ffF

    a

    a

    a

    ffF

    a

    a

    a

    xzy

    incgnitas

    cc

    cc

    a

    a

    a

    zyax

    zax

    yax

    b)

    ( )

    ( ) ( )( )

    ( ){ }

    ( ) ( ) ( )( )( )( ) ( ) ( )( )

    3

    12

    3

    1462

    3

    1

    3

    422222

    3

    2

    3

    1111111

    3

    1

    32

    2

    65

    2265

    332

    ,1,343422222

    1

    22

    1

    32

    0000

    1110

    2121

    2

    32

    1000

    1210

    2121

    3

    2302365

    26500

    1110

    2121

    4

    2240

    1110

    2121

    2242

    111

    2121

    242

    1

    22

    22

    2

    2

    233133

    122

    +=

    +++=

    ++

    ++=+==+

    +=

    +++=++==++

    +=

    +++=

    +++==++

    ==

    =

    =+=+==

    =+=

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    c)

    ( )

    ( ){ }

    ( )

    ( ) ( )( )( ) ( )32

    32

    32

    43132

    3

    2

    2

    1

    2

    112

    3

    223

    33

    ,1,343422222

    1

    22

    1

    32

    6000

    2020

    3111

    3

    3032

    2300

    1020

    111

    333

    1111

    111

    33

    1

    2

    133

    122

    +=

    ++=

    +=+==+

    ==

    ==

    ==

    =

    =+=+==

    =+=

    ==

    =

    ===

    ==

    =+=++=+

    a

    aa

    a

    aaaaa

    a

    aaazyaxazyx

    ayay

    a

    azaza

    ODETERMINADCOMPATIBLEsistemargArgAa

    zzzzSzzzzyx

    zy

    zyx

    zy

    LEINCOMPATIBsistemargArgAa

    aAaA

    aa

    a

    a

    ffF

    ffF

    aa

    a

    aazyx

    zyx

    azyx

    d)

    e)

    ( )( )

    ( ){ }

    ( ){ }=

    =+=+

    =++=++

    ==

    =

    =+=

    =++=+

    ==

    ======

    +=++=

    =

    =+=++

    =+

    ttttSreduccinoCramerporsueltozyx

    zyx

    zyx

    zyxaeequivalentessistemaelmenorelrgAaSi

    ttttSreduccinoCramerporsueltozyx

    zyx

    zyx

    zyxaeequivalentessistemaelmenorelrgAaSi

    zyxtrivialSolucinadoDeterCompatibleSistemargAaaSi

    aaparacerovaleanteerEste

    aaaa

    a

    a

    Acompatibleessiempre

    ogneosistemaunEs

    zyax

    zyx

    zayx

    ,35,28Re7

    281214

    07

    0471220

    71

    422712

    ,2,5Re7

    432

    07

    04320

    11

    3223

    0min37123

    7123mindet

    12733697

    131

    711

    42hom

    013

    07

    0422

    ( )( )

    1,1523

    235mindet25

    335

    50

    7553518

    32

    23

    23

    32

    23

    2323

    ==

    =+=+

    ====

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    2) a) Es siempre cierta la propiedad conmutativa del producto de matrices? En caso afirmativo prubalo, en caso negativo pon un ejemplo en el que no se verifique b) Si A y B son dos matrices diagonales de orden 2 demostrar AB=BA

    c) Determina las matrices diagonales A tales que

    =

    10

    01AA

    a) El producto de matrices no cumple la propiedad conmutativa, ni para matrices rectangulares ni para matrices cuadradas:

    Matrices rectangulares: A de dimensin 2x1; B de dimensin 2x2 AB no se puede calcular y BA si se puede calcular, es una matriz 2x1

    Matrices cuadradas:

    =

    =

    =

    =

    00

    13

    30

    10

    00

    10

    13

    21BAABBA

    b)

    ==

    =

    =

    =

    db

    caBA

    bd

    acAB

    d

    cB

    b

    aA

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    c)

    ==

    ==

    =

    =

    =

    10

    01;

    10

    01;

    10

    01;

    10

    01

    1

    1

    1

    1

    10

    01

    0

    0

    0

    02

    2

    2

    2

    solucionescuatroHayb

    a

    b

    a

    b

    aAA

    b

    aA

    3) Resuelve

    4) Resuelve la ecuacin matricial AXB=C siendo

    =

    =

    =

    00

    21

    31

    21

    10

    01CBA

    ( )

    =

    =

    =

    =

    ==

    =

    =====

    00

    01

    11

    23

    00

    21

    11

    23

    00

    21

    10

    01

    11

    23

    12

    131

    10

    01

    11

    1

    11111111

    X

    BBAdjBB

    identidadlaserPorA

    BCAXBCAXBBCAXBCAAXBACAXB

    =====

    =+=

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    5) Resolver la ecuacin matricial PX+3I=Q siendo

    =

    =

    21

    32

    22

    01QP e I la identidad

    ( )

    ( )

    =

    =

    =

    =

    ==

    =

    ===+

    2529

    35

    11

    35

    211

    01

    10

    013

    21

    32

    211

    01

    211

    01

    10

    222

    22

    01

    333

    1

    1

    X

    PPAdjPP

    IQPXIQPXQIPX

    6) Calcular el valor de los determinantes bac

    cba

    acb

    cba

    cba

    +++

    1

    1

    1

    ;

    333

    101010

    777

    222

    ( ) ( )

    ( )( ) ( )( ) ( )( )( )bcacabcb

    acab

    cb

    acab

    accabb

    acabaffF

    affF

    cba

    cba

    cba

    cba

    ==

    ==

    ==

    ==

    21011

    210

    0

    110

    111

    210

    0

    0

    111

    210

    111

    3107

    333

    101010

    777

    233

    122

    222222

    ( ) ( ) 0011

    11

    11

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    233 =++=++=++++++

    +==+++

    cba

    c

    a

    b

    cba

    cbac

    cbaa

    cbab

    ccC

    bac

    cba

    acb

    7) Determinar los valores del parmetro t para que el sistema

    =++

    =++

    0

    12

    32

    zytx

    tzytxt tenga solucin.

    ( )( )

    ( ) ( )

    ( ) ( )

    ( )

    =

    =

    =

    =+

    =+

    ==++

    =

    ==+

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    8) Resuelve la ecuacin matricial

    =

    011

    001

    110

    013

    100

    025

    X

    =

    =

    ====

    ======

    =

    ===

    =

    001

    325

    112

    011

    001

    110

    010

    503

    201

    010

    503

    201

    010

    503

    201

    1

    011

    001

    110

    013

    100

    025

    1

    332313

    322212

    3121111

    111

    X

    A

    AAA

    AAA

    AAA

    AA

    BAXBAAXABAXX

    9) Discute y resuelve, cuando se pueda, los siguientes sistemas en funcin del parmetro K

    ( ){ }

    ( ) 01,3,7:713333

    3121212

    1

    .

    3

    0

    ,21,34

    342133

    21

    12

    3.

    2

    0

    00

    00

    1210

    3111

    1210

    1210

    3111

    2532

    2121

    3111

    532

    22

    3

    133133

    122

    =+++===++

    =+=+==

    ==

    ==

    +=

    =+==

    +=

    =

    =++

    ==

    =

    ===

    =

    =

    =

    +

    =++

    +=+

    =++

    kkkSolucin

    kkkzyxzyx

    kkkzykzy

    zkkz

    ODETERMINAD

    COMPATIBLESist

    rgArgA

    k

    zzzzS

    zzzzyx

    zy

    zy

    zyx

    ADOINDETERMIN

    COMPATIBLESist

    rgArgA

    k

    kAkA

    kk

    k

    ffF

    k

    kffF

    ffF

    k

    k

    kzyx

    kzyx

    zyx

    ( )

    ( )

    12

    264

    11

    320168

    4320168

    816000

    1100

    6410

    2111

    55

    475500

    1100

    6410

    2111

    8

    1

    475500

    8800

    6410

    2111

    1

    2

    21110

    4020

    6410

    2111

    111

    2111

    8321

    2111

    2

    1

    832

    2

    34444

    344

    233

    134

    133

    122

    ==++==

    ======+

    ==+

    +=

    +

    =

    +

    =

    +=

    ===

    =+=

    =+=++

    xzyx

    yzy

    zz

    ODETERMINADCOMPATIBLESistemargArgAkk

    LEINCOMPATIBSistemargArgAkk

    k

    fkfF

    kk

    fF

    kk

    fkfF

    ffF

    kkkkffF

    ffF

    ffF

    kzyx

    zykx

    zyx

    zyx

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    ( )

    ( )

    ( ){ }

    ( )

    ( )11

    1

    1111

    1

    1

    1111

    11.310

    .32

    1000

    1110

    2121

    1

    0,,11

    0

    1

    0.2

    0100

    0000

    1011

    0

    1001

    100

    0

    111

    010

    0

    111

    010

    1011

    111

    0

    1

    11

    2

    233122

    =

    ++

    +=+=+++

    =

    ===+=

    ====

    ==

    =

    =

    ==

    =+=

    ==

    =

    ====

    ++

    +=

    ++

    =

    ++

    =+=+

    +=+++

    k

    k

    k

    k

    k

    kkxkkzykx

    kk

    kzyzykkzky

    k

    kzkzkODETERMINADCOMPATIBLESistrgArgAkk

    LEINCOMPATIBSistrgArgAk

    yyySyx

    z

    yx

    z

    ADOINDETERMIN

    COMPATIBLESistrgArgAk

    kkAkkA

    kk

    kkk

    kkk

    ffF

    k

    kkk

    kkk

    ffF

    k

    kkk

    zky

    yx

    kkzykx

    ( )

    ( )

    ( )

    =

    ==+==

    =

    =++=+

    ==

    =

    ====+=

    ++=

    +++

    +==

    +

    =++=++=+++

    zzzS

    zzzyx

    zy

    zyx

    zy

    ADOINDETERMIN

    COMPATIBLESistrgArgAk

    kporrsimplificadeantesobtenidasmatriceslasenkcasoelanalizarquehayAdems

    kkAkkA

    kk

    k

    fkfF

    kkkk

    k

    k

    Suponemos

    kkkk

    kkk

    k

    fkfF

    ffF

    k

    kk

    k

    ee

    ee

    kzkyx

    kzyx

    zyxk

    ,5

    9,

    5

    2

    5

    2

    5

    18522

    5

    185224

    5

    9

    422

    955.2

    9550

    0000

    4221

    2

    22

    3003

    1300

    2110

    421

    12

    141120

    2110

    421

    02

    141120

    42220

    421

    13111

    221

    421

    22

    42

    31

    2

    2233

    2

    2133

    122

    23

    12

    ( )

    ( )kk

    k

    kk

    k

    kk

    kkxkzyx

    kk

    kk

    kkzyzy

    kkzzkk

    ODETERMINAD

    COMPATIBLESistrgArgAkkk

    LEINCOMPATIBSistrgALEINCOMPATIBSistrgA

    rgAkrgAk

    3

    2

    33

    1622442

    3

    162

    3

    1222

    3

    113

    .3230

    .3.3

    2

    1000

    2110

    4021

    02

    1000

    2110

    4321

    3

    222

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    ++=

    ++

    ++==++

    ++=

    +=+==

    +==+

    ==

    ==

    =

    ==

    =

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    ( )

    ( )( ) ( ) ( )

    ( ) 22

    22

    2

    22

    3

    2

    2

    133133

    122

    )1(3

    22

    )1(3

    01

    23

    111

    )1(3

    1

    )1(3

    101

    43

    11

    )1(3

    23

    33)1(

    10

    42

    11

    .31

    .32

    1000

    4110

    111

    1

    10131)1(333)1(

    2233)1(00

    33410

    111

    1

    1110

    33410

    1113

    011

    423

    111

    0

    423

    1

    +=

    =

    +=

    =

    +=+

    =

    ==

    ==

    =

    ====+=

    +++

    +=

    +

    +=+=

    =++=++

    =

    k

    kk

    k

    k

    k

    zk

    kk

    k

    k

    k

    yk

    kk

    kk

    k

    k

    k

    x

    CramerPorODETERMINADCOMPATIBLESISTrgArgAk

    LEINCOMPATIBSISTrgArgA

    k

    k

    kAkkkkkA

    kkkk

    kk

    k

    fkfF

    kk

    kk

    k

    ffF

    ffF

    k

    k

    k

    zkyx

    kzyx

    kzyx

    10) Hallar el rango de la siguiente matriz segn los valores de

    +++ 555

    :,,

    ( )

    21

    0

    0

    000

    0

    111

    0

    0

    111

    111

    5

    1555

    233

    133

    12211

    ====

    ==

    +=

    +=

    =

    +++=

    +++

    rgAoSirgASi

    ffF

    ffF

    ffFfF

    11) Demostrar que para cualesquiera valores, distintos dos a dos, de a, b, c, el siguiente sistema tiene solucin nica

    ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )[ ] ( )( )( )

    nicaSolucinODETERMINADCOMPATIBLESistrgArgAAcbaSi

    bcacabacbaccabA

    abaacbacc

    aacabbffF

    aaccabb

    aacabaffF

    affF

    cba

    cba

    zcybxa

    czbyax

    zyx

    ==

    ==

    =

    ==

    =++

    =++=++

    30

    22300

    20

    1111

    230

    20

    1111

    3

    2

    1111

    3

    2

    1

    233

    22233

    122

    222222

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    12) Explicar cmo se calcula el determinante de una matriz cuadrada de orden n por los elementos de una fila o columna definiendo los conceptos que se utilicen. Como aplicacin resolver la siguiente ecuacin

    0

    00

    00

    0

    1111

    =

    cx

    bx

    aax. Enuncia el teorema de Rouch-Frobenius

    a) En una matriz cuadrada de orden se llama menor complementario del elemento y lo representamos por al determinante de la matriz cuadrada de orden que resulta de suprimir la fila y la columna de la matriz

    Se llama adjunto del elemento , y lo representamos por al producto :

    El determinante de una matriz cuadrada de orden es igual a la suma de los productos de los elementos de una lnea o columna cualquiera por sus adjuntos respectivos. Es decir:

    b)

    ( )( ) ( )( ) ( )

    +==+

    ==+=

    =

    =

    =

    ===

    ==

    ac

    caxacxcab

    bacxcabaxxacb

    cx

    axab

    cx

    bx

    axa

    cxx

    bxx

    axax

    ccC

    ccC

    ccC

    cx

    bx

    aax

    cx

    bx

    aax

    00

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0001

    00

    00

    0

    1111

    0

    00

    00

    0

    1111

    244

    233

    122

    c) El teorema establece que para que un sistema de ecuaciones lineales sea compatible es condicin necesaria y suficiente que la matriz formada por los coeficientes y la matriz la ampliada por los trminos independientes posean el mismo rango. Adems, el sistema constituido ser determinado si su rango coincide con el nmero de incgnitas ser indeterminado si posee un valor menor a tal nmero.

    13) Definir el concepto de inversa de una matriz e indica una condicin que debe cumplir una matriz para que exista

    su inversa. Halla los valores de a para los que la matriz

    =113

    12

    11

    a

    a

    A tiene inversa. Calclala para a=1

    La matriz inversa de A, matriz cuadrada de orden n, es otra matriz que representamos por A-1 y

    que verifica: IAAAA == 11 .

    Una matriz cuadrada tiene inversa si y slo si su determinante es distinto de cero. Si una matriz

    tiene inversa se puede calcular mediante la frmula: ( )( )tAAdjA

    A11 =

    =

    =

    ======

    ====

    =

    613165

    313132

    21021

    125

    224

    303

    6

    1

    125

    224

    303

    6

    113

    12

    111

    332313

    322212

    312111

    A

    AAA

    AAA

    AAA

    Aa

    a

    A

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    14) Sea un sistema homogneo AX=0. De las siguientes afirmaciones justifica las que sean ciertas, o poner un contraejemplo en las que sean falsas:

    a. Un sistema homogneo siempre es compatible determinado b. Un sistema homogneo nunca es incompatible.

    Se llama sistema de ecuaciones lineales a un conjunto de ecuaciones de la forma:

    =+++

    =+++=+++

    mnnm22m11m

    2nn2222121

    1nn1212111

    bxaxaxa

    bxaxaxa

    bxaxaxa

    K

    LLL

    K

    K

    donde x1, ..., xn son las incgnitas, b1, ..., bm se denominan trminos independientes y los

    nmeros aij se llaman coeficientes de las incgnitas, formando una matriz que denominaremos A,

    matriz de coeficientes. Cuando los trminos independientes son cero, estamos ante un caso

    particular de sistemas que denominamos homogneos.

    Atendiendo al nmero de soluciones, los sistemas de ecuaciones lineales podemos clasificarlos en

    tres tipos:

    Sistema incompatible: son aquellos que no poseen solucin.

    Sistema compatible: son aquellos que poseen solucin. Dentro de ellos, podemos hablar

    de:

    Sistema compatible determinado: sistemas con una nica solucin.

    Sistema compatible indeterminado: sistemas con infinitas soluciones.

    Teorema (Rouch-Frobenius): Consideremos un sistema de ecuaciones lineales A X = B, y

    llamemos matriz ampliada del sistema a A* = (A|B). Entonces:

    Si Rango(A) < Rango(A*), el sistema resulta incompatible.

    Si Rango(A) = Rango(A*) = n (n incgnitas), el sistema resulta compatible determinado.

    Si Rango(A) = Rango(A*) < n (n incgnitas), el sistema resulta compatible

    indeterminado.

    En un sistema homogneo Rango(A) = Rango(A*) siempre, por lo tanto un sistema homogneo

    siempre es compatible (nunca es incompatible) pero puede ser

    Compatible determinado si Rango(A) = Rango(A*) = n (n incgnitas)

    Compatible indeterminado si Rango(A) = Rango(A*) < n (n incgnitas)

    Por ejemplo: ( ){ }===

    =++=++

    =y

    zyx

    zyx

    yx

    2y- y,y,S2 Rango(A*) Rango(A)

    0222

    0

    0

    Calcula el determinante de la matriz

    =

    1400

    2110

    1312

    0211

    B . Qu solucin tiene el sistema homogneo BX=0?

    022

    140

    211

    113

    1400

    2110

    1130

    0211

    2

    1400

    2110

    1312

    0211

    122 =

    =

    ===

    ffF

    0

    mindet400

    ===

    Xtrivialsolucinlaesque

    solucinnicaunatieneadoercompatibleSistemargBBBX

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    15) Definir el rango de una matriz. Indica algn mtodo para calcularlo. Hallar el rango de

    a

    bb

    aa

    112

    12

    112

    segn

    los valores de a y b.

    Rango de una matriz: es el nmero de lneas de esa matriz (filas o columnas) que son linealmente independientes. Una lnea es linealmente dependiente de otra u otras cuando se puede establecer una combinacin lineal entre ellas. Una lnea es linealmente independiente de otra u otras cuando no se puede establecer una combinacin lineal entre ellas. El rango de una matriz A se simboliza: rag(A) o r(A). Tambin podemos decir que el rango es el orden del mayor menor no nulo. Utilizando esta definicin se puede calcular el rango usando determinantes. Clculo por el mtodo de Gauss: En general consiste en hacer nulas el mximo nmero de lneas posible o descartar lneas si:

    Todos sus coeficientes son ceros. Hay dos lneas iguales. Una lnea es proporcional a otra. Una lnea es combinacin lineal de otras.

    El rango ser el nmero de filas que quedan despus de descartar todas las posibles.

    ( )

    ( )

    312

    3210

    )(22

    21

    30

    2220

    1000

    112

    1

    2

    0000

    1110

    2112

    2

    2220

    1110

    112

    211

    12

    112

    112

    12

    11

    2

    2

    133

    122213

    2

    =

    =======

    =

    =

    =

    ==

    rgAbaSi

    rgAaaa

    estudiadoyargAa

    rgAa

    rgAa

    aaaa

    a

    a

    bSi

    bdevalorelseaquecualquierargAbbaSi

    aaaa

    abb

    a

    affF

    ffF

    aa

    bb

    a

    ff

    a

    bb

    aa

    16) Si

    =

    =

    20

    11

    23

    12ByA , determina la matriz X despejndola previamente de la ecuacin matricial:

    BXAXA =2 (Observa las dimensiones que ha de tener la matriz X para que la ecuacin matricial tenga sentido)

    ( ) ( ) 12222 +=+=+== BAAXXBAABXAXABXAXA

    ( )

    =

    =

    =

    =

    =+

    =

    +

    =+

    2

    1

    2

    13

    2

    3

    4

    23

    12

    2

    1

    2

    1

    03

    2

    23

    12

    4

    1

    4

    1

    03

    1

    2

    4

    1

    4

    1

    03

    1

    12

    3

    12

    3

    012

    4

    43

    03

    20

    11

    23

    12 1

    X

    BABA

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    17) Halla todas las matrices 2x2, que denotamos A, que cumplen ( ) 011;02 == AA (= denota la matriz nula)

    ( ) ( ) ( )

    ( )( ) ( )

    ( )

    ( )( )

    ( )( )

    ===

    =+=

    ==

    =+=

    ==

    ==

    =+

    =+=+

    =+

    =+=+

    =+

    =+=+=+

    =

    =

    ==

    =

    aaa

    aaSoluciones

    babaSi

    ba

    bab

    baa

    bab

    baa

    bab

    baa

    bab

    baa

    bd

    ac

    dcb

    dac

    dab

    bca

    db

    ca

    dcb

    dcac

    bdab

    bca

    dc

    ba

    dc

    ba

    dc

    ba

    A

    A

    dc

    baA

    ;00

    00:

    00

    0;0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0011

    00

    00

    011

    0

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    18) Hallad las matrices A que verifican la ecuacin:

    =

    6

    6

    6

    213

    132

    321

    A

    =

    =

    =

    =

    =

    ======

    ====

    =

    ==

    =

    =

    1

    1

    1

    3

    3

    3

    3

    1

    1

    1

    1

    157

    571

    715

    3

    1

    6

    6

    6

    157

    571

    715

    18

    1

    157

    571

    715

    18

    1

    157

    571

    715

    18

    213

    132

    321

    6

    6

    6

    213

    132

    321

    13dim

    6

    6

    6

    213

    132

    321

    1

    332313

    322212

    312111

    1

    A

    B

    BBB

    BBB

    BBB

    BB

    CBACAB

    z

    y

    x

    xensindeesAA

    19) Hallad segn el valor de a el rango de la matriz

    21

    41

    421

    aa

    a ;

    211

    11

    111

    a

    a

    ( )( )

    322

    000

    040

    421

    21

    000

    000

    421

    2

    2042

    400

    020

    421

    420

    020

    421

    1

    41

    421

    2

    2233

    2133

    122

    2

    ==

    ==

    =

    ===

    =

    ==

    rgAargAargAa

    aAaaA

    a

    affF

    aa

    affF

    ffF

    aa

    a

    ( )( )

    312

    000

    021

    111

    11

    000

    000

    111

    1

    1011

    100

    010

    111

    11

    11

    1112

    2133

    122

    2

    ==

    ==

    =

    ===

    ==

    rgAargAargAa

    aAaaA

    a

    affF

    ffF

    a

    a

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    20) Sea

    x

    x

    x

    x

    xP

    333

    333

    111

    111

    )( = halla dos races de este polinomio de grado cuatro.

    ( )( )

    ====

    03mindet3

    01mindet1

    PigualesfilasdostieneanteerelxPara

    PigualesfilasdostieneanteerelxPara

    21) Discutid segn los valores de a y b el siguiente sistema de ecuaciones:

    =+=+

    =

    bzayx

    azyax

    zyx

    103

    03

    343

    ( )( )

    ( ){ }

    ( ){ }=

    =+==

    ==

    ==

    =======

    =

    +=

    +=+==

    ==

    ==

    =======

    =

    =

    ===+=

    ++

    =

    ++

    ==

    =+=+

    =

    zzzzSzzyx

    zy

    zy

    zyxba

    ADOINDETERMINCOMPATIBLErgArgAba

    LEINCOMPATIBrgArgAba

    b

    a

    yyySyzyx

    z

    z

    zyxba

    INDETCrgArgAba

    INCOMPrgArgAba

    bff

    F

    b

    a

    aaAaaA

    aba

    aaa

    ffF

    ba

    aaaffF

    affF

    ba

    aa

    bzayx

    azyax

    zyx

    ,22,2323433

    22

    22

    34392

    292

    3292

    9000

    6630

    3431

    2

    1,,3131433

    1

    33

    34391

    ...291

    .3291

    9000

    3300

    3431

    6300

    3300

    3431

    1

    2103633

    333600

    33330

    3431

    36330

    33330

    3431

    1031

    03

    3431

    103

    03

    343

    23

    3

    233133

    122

    ( )

    ( ) ( ) ( ) ( )( )( )

    ( )( )( )

    ( )( )aababaa

    a

    ab

    aa

    aabzyxzyx

    aa

    aaby

    a

    aab

    a

    abaa

    a

    abaayaaazya

    a

    abzabza

    GaussPorODETERMINADCOMPATIBLErgArgAaa

    332

    443330

    36

    334

    332

    933433343

    332

    9

    2

    9

    2

    333

    36

    3333333333

    36

    333336

    321

    2

    ++=

    ++

    +++=++==

    ++=

    +=

    +++=

    +=+=++

    +=+=

    ==

    22) Sea A una matriz 2x2 no nula Puede ocurrir que AA sea la matriz nula? Dad un ejemplo o mostrad que no es posible.

    ( )( )

    =

    =

    =

    =

    =

    =

    =+=+=+

    =+

    ++++

    =

    =

    =

    00

    00

    11

    11

    11

    110:

    11

    11

    1lg

    0

    0

    0

    0

    0

    2

    2

    2

    2

    2

    AAyAsComprobamoA

    solucinunaobtenemosahacemosSiabc

    dasistemaesedenulanosolucinunaaBuscamos

    dcb

    dac

    dab

    bca

    dcbcdac

    bdabbca

    dc

    ba

    dc

    baAA

    dc

    baA

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    23) Sean las matices

    =

    =

    z

    zBy

    yxA

    0

    033; adems denotaremos con

    tA a la matriz traspuesta de A.

    Averiguad para qu valores de x, y, z se cumple la relacin BAAt =

    ( )

    =

    =

    =

    ==

    =

    =

    =

    =

    =

    +

    ==

    =+=+

    =

    =

    +++

    =

    =

    =

    180

    018

    33

    33

    33

    33:

    3

    3

    18

    9

    18

    182

    1818

    033

    18

    0

    0

    33

    3318

    0

    0

    3

    333

    0

    033

    222222

    22

    ByAAsolucionesdostieneA

    y

    x

    z

    x

    z

    x

    z

    xx

    xy

    z

    zyx

    yx

    z

    z

    z

    yxyx

    yx

    z

    z

    y

    x

    yxz

    zBy

    yxA

    m

    24) Obtener, en funcin de a, b y c, el determinante de la matriz

    ++

    +=

    1111

    1111

    1111

    1111

    c

    b

    aA

    abcabc

    c

    b

    aaa

    c

    b

    aaaa

    ccC

    ccC

    ccC

    c

    b

    aA ==

    =

    +=

    ===

    =

    ++

    +=

    010

    001

    111

    00

    001

    001

    001

    1

    0001

    1111

    1111

    1111

    1111

    144

    133

    122

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    1) Estudiar segn los valores del parmetro a el sistema de ecuaciones lineales. Resolverlo cuando sea compatible: a)

    01

    0,0,1

    0111

    111

    122

    .30

    .32

    2000

    1010

    1001

    0

    002

    2200

    110

    101

    110

    110

    101

    2

    112

    110

    101

    ,,

    :112

    110

    101

    12

    1

    1

    233

    13332

    21

    ==+

    =====+

    ====

    ==

    =

    ===

    =

    =

    =++=+=+

    yaxy

    aSolucin

    aaaxzaxz

    axax

    GaussPorODETERMINADCOMPATIBLESISTrgArgAa

    LEINCOMPATIBSISTrgArgAa

    aAaA

    a

    a

    a

    ffF

    a

    a

    a

    ffF

    a

    a

    a

    xzy

    incgnitas

    cc

    cc

    a

    a

    a

    zyax

    zax

    yax

    b)

    ( )

    ( ) ( )( )

    ( ){ }

    ( ) ( ) ( )( )( )( ) ( ) ( )( )

    3

    12

    3

    1462

    3

    1

    3

    422222

    3

    2

    3

    1111111

    3

    1

    32

    2

    65

    2265

    332

    ,1,343422222

    1

    22

    1

    32

    0000

    1110

    2121

    2

    32

    1000

    1210

    2121

    3

    2302365

    26500

    1110

    2121

    4

    2240

    1110

    2121

    2242

    111

    2121

    242

    1

    22

    22

    2

    2

    233133

    122

    +=

    +++=

    ++

    ++=+==+

    +=

    +++=++==++

    +=

    +++=

    +++==++

    ==

    =

    =+=+==

    =+=

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    c)

    ( )

    ( ){ }

    ( )

    ( ) ( )( )( ) ( )32

    32

    32

    43132

    3

    2

    2

    1

    2

    112

    3

    223

    33

    ,1,343422222

    1

    22

    1

    32

    6000

    2020

    3111

    3

    3032

    2300

    1020

    111

    333

    1111

    111

    33

    1

    2

    133

    122

    +=

    ++=

    +=+==+

    ==

    ==

    ==

    =

    =+=+==

    =+=

    ==

    =

    ===

    ==

    =+=++=+

    a

    aa

    a

    aaaaa

    a

    aaazyaxazyx

    ayay

    a

    azaza

    ODETERMINADCOMPATIBLEsistemargArgAa

    zzzzSzzzzyx

    zy

    zyx

    zy

    LEINCOMPATIBsistemargArgAa

    aAaA

    aa

    a

    a

    ffF

    ffF

    aa

    a

    aazyx

    zyx

    azyx

    d)

    e)

    ( )( )

    ( ){ }

    ( ){ }=

    =+=+

    =++=++

    ==

    =

    =+=

    =++=+

    ==

    ======

    +=++=

    =

    =+=++

    =+

    ttttSreduccinoCramerporsueltozyx

    zyx

    zyx

    zyxaeequivalentessistemaelmenorelrgAaSi

    ttttSreduccinoCramerporsueltozyx

    zyx

    zyx

    zyxaeequivalentessistemaelmenorelrgAaSi

    zyxtrivialSolucinadoDeterCompatibleSistemargAaaSi

    aaparacerovaleanteerEste

    aaaa

    a

    a

    Acompatibleessiempre

    ogneosistemaunEs

    zyax

    zyx

    zayx

    ,35,28Re7

    281214

    07

    0471220

    71

    422712

    ,2,5Re7

    432

    07

    04320

    11

    3223

    0min37123

    7123mindet

    12733697

    131

    711

    42hom

    013

    07

    0422

    ( )( )

    1,1523

    235mindet25

    335

    50

    7553518

    32

    23

    23

    32

    23

    2323

    ==

    =+=+

    ====

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    2) a) Es siempre cierta la propiedad conmutativa del producto de matrices? En caso afirmativo prubalo, en caso negativo pon un ejemplo en el que no se verifique b) Si A y B son dos matrices diagonales de orden 2 demostrar AB=BA

    c) Determina las matrices diagonales A tales que

    =

    10

    01AA

    a) El producto de matrices no cumple la propiedad conmutativa, ni para matrices rectangulares ni para matrices cuadradas:

    Matrices rectangulares: A de dimensin 2x1; B de dimensin 2x2 AB no se puede calcular y BA si se puede calcular, es una matriz 2x1

    Matrices cuadradas:

    =

    =

    =

    =

    00

    13

    30

    10

    00

    10

    13

    21BAABBA

    b)

    ==

    =

    =

    =

    db

    caBA

    bd

    acAB

    d

    cB

    b

    aA

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    c)

    ==

    ==

    =

    =

    =

    10

    01;

    10

    01;

    10

    01;

    10

    01

    1

    1

    1

    1

    10

    01

    0

    0

    0

    02

    2

    2

    2

    solucionescuatroHayb

    a

    b

    a

    b

    aAA

    b

    aA

    3) Resuelve

    4) Resuelve la ecuacin matricial AXB=C siendo

    =

    =

    =

    00

    21

    31

    21

    10

    01CBA

    ( )

    =

    =

    =

    =

    ==

    =

    =====

    00

    01

    11

    23

    00

    21

    11

    23

    00

    21

    10

    01

    11

    23

    12

    131

    10

    01

    11

    1

    11111111

    X

    BBAdjBB

    identidadlaserPorA

    BCAXBCAXBBCAXBCAAXBACAXB

    =====

    =+=

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    5) Resolver la ecuacin matricial PX+3I=Q siendo

    =

    =

    21

    32

    22

    01QP e I la identidad

    ( )

    ( )

    =

    =

    =

    =

    ==

    =

    ===+

    2529

    35

    11

    35

    211

    01

    10

    013

    21

    32

    211

    01

    211

    01

    10

    222

    22

    01

    333

    1

    1

    X

    PPAdjPP

    IQPXIQPXQIPX

    6) Calcular el valor de los determinantes bac

    cba

    acb

    cba

    cba

    +++

    1

    1

    1

    ;

    333

    101010

    777

    222

    ( ) ( )

    ( )( ) ( )( ) ( )( )( )bcacabcb

    acab

    cb

    acab

    accabb

    acabaffF

    affF

    cba

    cba

    cba

    cba

    ==

    ==

    ==

    ==

    21011

    210

    0

    110

    111

    210

    0

    0

    111

    210

    111

    3107

    333

    101010

    777

    233

    122

    222222

    ( ) ( ) 0011

    11

    11

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    233 =++=++=++++++

    +==+++

    cba

    c

    a

    b

    cba

    cbac

    cbaa

    cbab

    ccC

    bac

    cba

    acb

    7) Determinar los valores del parmetro t para que el sistema

    =++

    =++

    0

    12

    32

    zytx

    tzytxt tenga solucin.

    ( )( )

    ( ) ( )

    ( ) ( )

    ( )

    =

    =

    =

    =+

    =+

    ==++

    =

    ==+

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    8) Resuelve la ecuacin matricial

    =

    011

    001

    110

    013

    100

    025

    X

    =

    =

    ====

    ======

    =

    ===

    =

    001

    325

    112

    011

    001

    110

    010

    503

    201

    010

    503

    201

    010

    503

    201

    1

    011

    001

    110

    013

    100

    025

    1

    332313

    322212

    3121111

    111

    X

    A

    AAA

    AAA

    AAA

    AA

    BAXBAAXABAXX

    9) Discute y resuelve, cuando se pueda, los siguientes sistemas en funcin del parmetro K

    ( ){ }

    ( ) 01,3,7:713333

    3121212

    1

    .

    3

    0

    ,21,34

    342133

    21

    12

    3.

    2

    0

    00

    00

    1210

    3111

    1210

    1210

    3111

    2532

    2121

    3111

    532

    22

    3

    133133

    122

    =+++===++

    =+=+==

    ==

    ==

    +=

    =+==

    +=

    =

    =++

    ==

    =

    ===

    =

    =

    =

    +

    =++

    +=+

    =++

    kkkSolucin

    kkkzyxzyx

    kkkzykzy

    zkkz

    ODETERMINAD

    COMPATIBLESist

    rgArgA

    k

    zzzzS

    zzzzyx

    zy

    zy

    zyx

    ADOINDETERMIN

    COMPATIBLESist

    rgArgA

    k

    kAkA

    kk

    k

    ffF

    k

    kffF

    ffF

    k

    k

    kzyx

    kzyx

    zyx

    ( )

    ( )

    12

    264

    11

    320168

    4320168

    816000

    1100

    6410

    2111

    55

    475500

    1100

    6410

    2111

    8

    1

    475500

    8800

    6410

    2111

    1

    2

    21110

    4020

    6410

    2111

    111

    2111

    8321

    2111

    2

    1

    832

    2

    34444

    344

    233

    134

    133

    122

    ==++==

    ======+

    ==+

    +=

    +

    =

    +

    =

    +=

    ===

    =+=

    =+=++

    xzyx

    yzy

    zz

    ODETERMINADCOMPATIBLESistemargArgAkk

    LEINCOMPATIBSistemargArgAkk

    k

    fkfF

    kk

    fF

    kk

    fkfF

    ffF

    kkkkffF

    ffF

    ffF

    kzyx

    zykx

    zyx

    zyx

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    ( )

    ( )

    ( ){ }

    ( )

    ( )11

    1

    1111

    1

    1

    1111

    11.310

    .32

    1000

    1110

    2121

    1

    0,,11

    0

    1

    0.2

    0100

    0000

    1011

    0

    1001

    100

    0

    111

    010

    0

    111

    010

    1011

    111

    0

    1

    11

    2

    233122

    =

    ++

    +=+=+++

    =

    ===+=

    ====

    ==

    =

    =

    ==

    =+=

    ==

    =

    ====

    ++

    +=

    ++

    =

    ++

    =+=+

    +=+++

    k

    k

    k

    k

    k

    kkxkkzykx

    kk

    kzyzykkzky

    k

    kzkzkODETERMINADCOMPATIBLESistrgArgAkk

    LEINCOMPATIBSistrgArgAk

    yyySyx

    z

    yx

    z

    ADOINDETERMIN

    COMPATIBLESistrgArgAk

    kkAkkA

    kk

    kkk

    kkk

    ffF

    k

    kkk

    kkk

    ffF

    k

    kkk

    zky

    yx

    kkzykx

    ( )

    ( )

    ( )

    =

    ==+==

    =

    =++=+

    ==

    =

    ====+=

    ++=

    +++

    +==

    +

    =++=++=+++

    zzzS

    zzzyx

    zy

    zyx

    zy

    ADOINDETERMIN

    COMPATIBLESistrgArgAk

    kporrsimplificadeantesobtenidasmatriceslasenkcasoelanalizarquehayAdems

    kkAkkA

    kk

    k

    fkfF

    kkkk

    k

    k

    Suponemos

    kkkk

    kkk

    k

    fkfF

    ffF

    k

    kk

    k

    ee

    ee

    kzkyx

    kzyx

    zyxk

    ,5

    9,

    5

    2

    5

    2

    5

    18522

    5

    185224

    5

    9

    422

    955.2

    9550

    0000

    4221

    2

    22

    3003

    1300

    2110

    421

    12

    141120

    2110

    421

    02

    141120

    42220

    421

    13111

    221

    421

    22

    42

    31

    2

    2233

    2

    2133

    122

    23

    12

    ( )

    ( )kk

    k

    kk

    k

    kk

    kkxkzyx

    kk

    kk

    kkzyzy

    kkzzkk

    ODETERMINAD

    COMPATIBLESistrgArgAkkk

    LEINCOMPATIBSistrgALEINCOMPATIBSistrgA

    rgAkrgAk

    3

    2

    33

    1622442

    3

    162

    3

    1222

    3

    113

    .3230

    .3.3

    2

    1000

    2110

    4021

    02

    1000

    2110

    4321

    3

    222

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    ++=

    ++

    ++==++

    ++=

    +=+==

    +==+

    ==

    ==

    =

    ==

    =

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    ( )

    ( )( ) ( ) ( )

    ( ) 22

    22

    2

    22

    3

    2

    2

    133133

    122

    )1(3

    22

    )1(3

    01

    23

    111

    )1(3

    1

    )1(3

    101

    43

    11

    )1(3

    23

    33)1(

    10

    42

    11

    .31

    .32

    1000

    4110

    111

    1

    10131)1(333)1(

    2233)1(00

    33410

    111

    1

    1110

    33410

    1113

    011

    423

    111

    0

    423

    1

    +=

    =

    +=

    =

    +=+

    =

    ==

    ==

    =

    ====+=

    +++

    +=

    +

    +=+=

    =++=++

    =

    k

    kk

    k

    k

    k

    zk

    kk

    k

    k

    k

    yk

    kk

    kk

    k

    k

    k

    x

    CramerPorODETERMINADCOMPATIBLESISTrgArgAk

    LEINCOMPATIBSISTrgArgA

    k

    k

    kAkkkkkA

    kkkk

    kk

    k

    fkfF

    kk

    kk

    k

    ffF

    ffF

    k

    k

    k

    zkyx

    kzyx

    kzyx

    10) Hallar el rango de la siguiente matriz segn los valores de

    +++ 555

    :,,

    ( )

    21

    0

    0

    000

    0

    111

    0

    0

    111

    111

    5

    1555

    233

    133

    12211

    ====

    ==

    +=

    +=

    =

    +++=

    +++

    rgAoSirgASi

    ffF

    ffF

    ffFfF

    11) Demostrar que para cualesquiera valores, distintos dos a dos, de a, b, c, el siguiente sistema tiene solucin nica

    ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )[ ] ( )( )( )

    nicaSolucinODETERMINADCOMPATIBLESistrgArgAAcbaSi

    bcacabacbaccabA

    abaacbacc

    aacabbffF

    aaccabb

    aacabaffF

    affF

    cba

    cba

    zcybxa

    czbyax

    zyx

    ==

    ==

    =

    ==

    =++

    =++=++

    30

    22300

    20

    1111

    230

    20

    1111

    3

    2

    1111

    3

    2

    1

    233

    22233

    122

    222222

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    12) Explicar cmo se calcula el determinante de una matriz cuadrada de orden n por los elementos de una fila o columna definiendo los conceptos que se utilicen. Como aplicacin resolver la siguiente ecuacin

    0

    00

    00

    0

    1111

    =

    cx

    bx

    aax. Enuncia el teorema de Rouch-Frobenius

    a) En una matriz cuadrada de orden se llama menor complementario del elemento y lo representamos por al determinante de la matriz cuadrada de orden que resulta de suprimir la fila y la columna de la matriz

    Se llama adjunto del elemento , y lo representamos por al producto :

    El determinante de una matriz cuadrada de orden es igual a la suma de los productos de los elementos de una lnea o columna cualquiera por sus adjuntos respectivos. Es decir:

    b)

    ( )( ) ( )( ) ( )

    +==+

    ==+=

    =

    =

    =

    ===

    ==

    ac

    caxacxcab

    bacxcabaxxacb

    cx

    axab

    cx

    bx

    axa

    cxx

    bxx

    axax

    ccC

    ccC

    ccC

    cx

    bx

    aax

    cx

    bx

    aax

    00

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0001

    00

    00

    0

    1111

    0

    00

    00

    0

    1111

    244

    233

    122

    c) El teorema establece que para que un sistema de ecuaciones lineales sea compatible es condicin necesaria y suficiente que la matriz formada por los coeficientes y la matriz la ampliada por los trminos independientes posean el mismo rango. Adems, el sistema constituido ser determinado si su rango coincide con el nmero de incgnitas ser indeterminado si posee un valor menor a tal nmero.

    13) Definir el concepto de inversa de una matriz e indica una condicin que debe cumplir una matriz para que exista

    su inversa. Halla los valores de a para los que la matriz

    =113

    12

    11

    a

    a

    A tiene inversa. Calclala para a=1

    La matriz inversa de A, matriz cuadrada de orden n, es otra matriz que representamos por A-1 y

    que verifica: IAAAA == 11 .

    Una matriz cuadrada tiene inversa si y slo si su determinante es distinto de cero. Si una matriz

    tiene inversa se puede calcular mediante la frmula: ( )( )tAAdjA

    A11 =

    =

    =

    ======

    ====

    =

    613165

    313132

    21021

    125

    224

    303

    6

    1

    125

    224

    303

    6

    113

    12

    111

    332313

    322212

    312111

    A

    AAA

    AAA

    AAA

    Aa

    a

    A

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    14) Sea un sistema homogneo AX=0. De las siguientes afirmaciones justifica las que sean ciertas, o poner un contraejemplo en las que sean falsas:

    a. Un sistema homogneo siempre es compatible determinado b. Un sistema homogneo nunca es incompatible.

    Se llama sistema de ecuaciones lineales a un conjunto de ecuaciones de la forma:

    =+++

    =+++=+++

    mnnm22m11m

    2nn2222121

    1nn1212111

    bxaxaxa

    bxaxaxa

    bxaxaxa

    K

    LLL

    K

    K

    donde x1, ..., xn son las incgnitas, b1, ..., bm se denominan trminos independientes y los

    nmeros aij se llaman coeficientes de las incgnitas, formando una matriz que denominaremos A,

    matriz de coeficientes. Cuando los trminos independientes son cero, estamos ante un caso

    particular de sistemas que denominamos homogneos.

    Atendiendo al nmero de soluciones, los sistemas de ecuaciones lineales podemos clasificarlos en

    tres tipos:

    Sistema incompatible: son aquellos que no poseen solucin.

    Sistema compatible: son aquellos que poseen solucin. Dentro de ellos, podemos hablar

    de:

    Sistema compatible determinado: sistemas con una nica solucin.

    Sistema compatible indeterminado: sistemas con infinitas soluciones.

    Teorema (Rouch-Frobenius): Consideremos un sistema de ecuaciones lineales A X = B, y

    llamemos matriz ampliada del sistema a A* = (A|B). Entonces:

    Si Rango(A) < Rango(A*), el sistema resulta incompatible.

    Si Rango(A) = Rango(A*) = n (n incgnitas), el sistema resulta compatible determinado.

    Si Rango(A) = Rango(A*) < n (n incgnitas), el sistema resulta compatible

    indeterminado.

    En un sistema homogneo Rango(A) = Rango(A*) siempre, por lo tanto un sistema homogneo

    siempre es compatible (nunca es incompatible) pero puede ser

    Compatible determinado si Rango(A) = Rango(A*) = n (n incgnitas)

    Compatible indeterminado si Rango(A) = Rango(A*) < n (n incgnitas)

    Por ejemplo: ( ){ }===

    =++=++

    =y

    zyx

    zyx

    yx

    2y- y,y,S2 Rango(A*) Rango(A)

    0222

    0

    0

    Calcula el determinante de la matriz

    =

    1400

    2110

    1312

    0211

    B . Qu solucin tiene el sistema homogneo BX=0?

    022

    140

    211

    113

    1400

    2110

    1130

    0211

    2

    1400

    2110

    1312

    0211

    122 =

    =

    ===

    ffF

    0

    mindet400

    ===

    Xtrivialsolucinlaesque

    solucinnicaunatieneadoercompatibleSistemargBBBX

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    15) Definir el rango de una matriz. Indica algn mtodo para calcularlo. Hallar el rango de

    a

    bb

    aa

    112

    12

    112

    segn

    los valores de a y b.

    Rango de una matriz: es el nmero de lneas de esa matriz (filas o columnas) que son linealmente independientes. Una lnea es linealmente dependiente de otra u otras cuando se puede establecer una combinacin lineal entre ellas. Una lnea es linealmente independiente de otra u otras cuando no se puede establecer una combinacin lineal entre ellas. El rango de una matriz A se simboliza: rag(A) o r(A). Tambin podemos decir que el rango es el orden del mayor menor no nulo. Utilizando esta definicin se puede calcular el rango usando determinantes. Clculo por el mtodo de Gauss: En general consiste en hacer nulas el mximo nmero de lneas posible o descartar lneas si:

    Todos sus coeficientes son ceros. Hay dos lneas iguales. Una lnea es proporcional a otra. Una lnea es combinacin lineal de otras.

    El rango ser el nmero de filas que quedan despus de descartar todas las posibles.

    ( )

    ( )

    312

    3210

    )(22

    21

    30

    2220

    1000

    112

    1

    2

    0000

    1110

    2112

    2

    2220

    1110

    112

    211

    12

    112

    112

    12

    11

    2

    2

    133

    122213

    2

    =

    =======

    =

    =

    =

    ==

    rgAbaSi

    rgAaaa

    estudiadoyargAa

    rgAa

    rgAa

    aaaa

    a

    a

    bSi

    bdevalorelseaquecualquierargAbbaSi

    aaaa

    abb

    a

    affF

    ffF

    aa

    bb

    a

    ff

    a

    bb

    aa

    16) Si

    =

    =

    20

    11

    23

    12ByA , determina la matriz X despejndola previamente de la ecuacin matricial:

    BXAXA =2 (Observa las dimensiones que ha de tener la matriz X para que la ecuacin matricial tenga sentido)

    ( ) ( ) 12222 +=+=+== BAAXXBAABXAXABXAXA

    ( )

    =

    =

    =

    =

    =+

    =

    +

    =+

    2

    1

    2

    13

    2

    3

    4

    23

    12

    2

    1

    2

    1

    03

    2

    23

    12

    4

    1

    4

    1

    03

    1

    2

    4

    1

    4

    1

    03

    1

    12

    3

    12

    3

    012

    4

    43

    03

    20

    11

    23

    12 1

    X

    BABA

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    17) Halla todas las matrices 2x2, que denotamos A, que cumplen ( ) 011;02 == AA (= denota la matriz nula)

    ( ) ( ) ( )

    ( )( ) ( )

    ( )

    ( )( )

    ( )( )

    ===

    =+=

    ==

    =+=

    ==

    ==

    =+

    =+=+

    =+

    =+=+

    =+

    =+=+=+

    =

    =

    ==

    =

    aaa

    aaSoluciones

    babaSi

    ba

    bab

    baa

    bab

    baa

    bab

    baa

    bab

    baa

    bd

    ac

    dcb

    dac

    dab

    bca

    db

    ca

    dcb

    dcac

    bdab

    bca

    dc

    ba

    dc

    ba

    dc

    ba

    A

    A

    dc

    baA

    ;00

    00:

    00

    0;0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0011

    00

    00

    011

    0

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    18) Hallad las matrices A que verifican la ecuacin:

    =

    6

    6

    6

    213

    132

    321

    A

    =

    =

    =

    =

    =

    ======

    ====

    =

    ==

    =

    =

    1

    1

    1

    3

    3

    3

    3

    1

    1

    1

    1

    157

    571

    715

    3

    1

    6

    6

    6

    157

    571

    715

    18

    1

    157

    571

    715

    18

    1

    157

    571

    715

    18

    213

    132

    321

    6

    6

    6

    213

    132

    321

    13dim

    6

    6

    6

    213

    132

    321

    1

    332313

    322212

    312111

    1

    A

    B

    BBB

    BBB

    BBB

    BB

    CBACAB

    z

    y

    x

    xensindeesAA

    19) Hallad segn el valor de a el rango de la matriz

    21

    41

    421

    aa

    a ;

    211

    11

    111

    a

    a

    ( )( )

    322

    000

    040

    421

    21

    000

    000

    421

    2

    2042

    400

    020

    421

    420

    020

    421

    1

    41

    421

    2

    2233

    2133

    122

    2

    ==

    ==

    =

    ===

    =

    ==

    rgAargAargAa

    aAaaA

    a

    affF

    aa

    affF

    ffF

    aa

    a

    ( )( )

    312

    000

    021

    111

    11

    000

    000

    111

    1

    1011

    100

    010

    111

    11

    11

    1112

    2133

    122

    2

    ==

    ==

    =

    ===

    ==

    rgAargAargAa

    aAaaA

    a

    affF

    ffF

    a

    a

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    20) Sea

    x

    x

    x

    x

    xP

    333

    333

    111

    111

    )( = halla dos races de este polinomio de grado cuatro.

    ( )( )

    ====

    03mindet3

    01mindet1

    PigualesfilasdostieneanteerelxPara

    PigualesfilasdostieneanteerelxPara

    21) Discutid segn los valores de a y b el siguiente sistema de ecuaciones:

    =+=+

    =

    bzayx

    azyax

    zyx

    103

    03

    343

    ( )( )

    ( ){ }

    ( ){ }=

    =+==

    ==

    ==

    =======

    =

    +=

    +=+==

    ==

    ==

    =======

    =

    =

    ===+=

    ++

    =

    ++

    ==

    =+=+

    =

    zzzzSzzyx

    zy

    zy

    zyxba

    ADOINDETERMINCOMPATIBLErgArgAba

    LEINCOMPATIBrgArgAba

    b

    a

    yyySyzyx

    z

    z

    zyxba

    INDETCrgArgAba

    INCOMPrgArgAba

    bff

    F

    b

    a

    aaAaaA

    aba

    aaa

    ffF

    ba

    aaaffF

    affF

    ba

    aa

    bzayx

    azyax

    zyx

    ,22,2323433

    22

    22

    34392

    292

    3292

    9000

    6630

    3431

    2

    1,,3131433

    1

    33

    34391

    ...291

    .3291

    9000

    3300

    3431

    6300

    3300

    3431

    1

    2103633

    333600

    33330

    3431

    36330

    33330

    3431

    1031

    03

    3431

    103

    03

    343

    23

    3

    233133

    122

    ( )

    ( ) ( ) ( ) ( )( )( )

    ( )( )( )

    ( )( )aababaa

    a

    ab

    aa

    aabzyxzyx

    aa

    aaby

    a

    aab

    a

    abaa

    a

    abaayaaazya

    a

    abzabza

    GaussPorODETERMINADCOMPATIBLErgArgAaa

    332

    443330

    36

    334

    332

    933433343

    332

    9

    2

    9

    2

    333

    36

    3333333333

    36

    333336

    321

    2

    ++=

    ++

    +++=++==

    ++=

    +=

    +++=

    +=+=++

    +=+=

    ==

    22) Sea A una matriz 2x2 no nula Puede ocurrir que AA sea la matriz nula? Dad un ejemplo o mostrad que no es posible.

    ( )( )

    =

    =

    =

    =

    =

    =

    =+=+=+

    =+

    ++++

    =

    =

    =

    00

    00

    11

    11

    11

    110:

    11

    11

    1lg

    0

    0

    0

    0

    0

    2

    2

    2

    2

    2

    AAyAsComprobamoA

    solucinunaobtenemosahacemosSiabc

    dasistemaesedenulanosolucinunaaBuscamos

    dcb

    dac

    dab

    bca

    dcbcdac

    bdabbca

    dc

    ba

    dc

    baAA

    dc

    baA

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    23) Sean las matices

    =

    =

    z

    zBy

    yxA

    0

    033; adems denotaremos con

    tA a la matriz traspuesta de A.

    Averiguad para qu valores de x, y, z se cumple la relacin BAAt =

    ( )

    =

    =

    =

    ==

    =

    =

    =

    =

    =

    +

    ==

    =+=+

    =

    =

    +++

    =

    =

    =

    180

    018

    33

    33

    33

    33:

    3

    3

    18

    9

    18

    182

    1818

    033

    18

    0

    0

    33

    3318

    0

    0

    3

    333

    0

    033

    222222

    22

    ByAAsolucionesdostieneA

    y

    x

    z

    x

    z

    x

    z

    xx

    xy

    z

    zyx

    yx

    z

    z

    z

    yxyx

    yx

    z

    z

    y

    x

    yxz

    zBy

    yxA

    m

    24) Obtener, en funcin de a, b y c, el determinante de la matriz

    ++

    +=

    1111

    1111

    1111

    1111

    c

    b

    aA

    abcabc

    c

    b

    aaa

    c

    b

    aaaa

    ccC

    ccC

    ccC

    c

    b

    aA ==

    =

    +=

    ===

    =

    ++

    +=

    010

    001

    111

    00

    001

    001

    001

    1

    0001

    1111

    1111

    1111

    1111

    144

    133

    122

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    1) Estudiar segn los valores del parmetro a el sistema de ecuaciones lineales. Resolverlo cuando sea compatible: a)

    01

    0,0,1

    0111

    111

    122

    .30

    .32

    2000

    1010

    1001

    0

    002

    2200

    110

    101

    110

    110

    101

    2

    112

    110

    101

    ,,

    :112

    110

    101

    12

    1

    1

    233

    13332

    21

    ==+

    =====+

    ====

    ==

    =

    ===

    =

    =

    =++=+=+

    yaxy

    aSolucin

    aaaxzaxz

    axax

    GaussPorODETERMINADCOMPATIBLESISTrgArgAa

    LEINCOMPATIBSISTrgArgAa

    aAaA

    a

    a

    a

    ffF

    a

    a

    a

    ffF

    a

    a

    a

    xzy

    incgnitas

    cc

    cc

    a

    a

    a

    zyax

    zax

    yax

    b)

    ( )

    ( ) ( )( )

    ( ){ }

    ( ) ( ) ( )( )( )( ) ( ) ( )( )

    3

    12

    3

    1462

    3

    1

    3

    422222

    3

    2

    3

    1111111

    3

    1

    32

    2

    65

    2265

    332

    ,1,343422222

    1

    22

    1

    32

    0000

    1110

    2121

    2

    32

    1000

    1210

    2121

    3

    2302365

    26500

    1110

    2121

    4

    2240

    1110

    2121

    2242

    111

    2121

    242

    1

    22

    22

    2

    2

    233133

    122

    +=

    +++=

    ++

    ++=+==+

    +=

    +++=++==++

    +=

    +++=

    +++==++

    ==

    =

    =+=+==

    =+=

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    c)

    ( )

    ( ){ }

    ( )

    ( ) ( )( )( ) ( )32

    32

    32

    43132

    3

    2

    2

    1

    2

    112

    3

    223

    33

    ,1,343422222

    1

    22

    1

    32

    6000

    2020

    3111

    3

    3032

    2300

    1020

    111

    333

    1111

    111

    33

    1

    2

    133

    122

    +=

    ++=

    +=+==+

    ==

    ==

    ==

    =

    =+=+==

    =+=

    ==

    =

    ===

    ==

    =+=++=+

    a

    aa

    a

    aaaaa

    a

    aaazyaxazyx

    ayay

    a

    azaza

    ODETERMINADCOMPATIBLEsistemargArgAa

    zzzzSzzzzyx

    zy

    zyx

    zy

    LEINCOMPATIBsistemargArgAa

    aAaA

    aa

    a

    a

    ffF

    ffF

    aa

    a

    aazyx

    zyx

    azyx

    d)

    e)

    ( )( )

    ( ){ }

    ( ){ }=

    =+=+

    =++=++

    ==

    =

    =+=

    =++=+

    ==

    ======

    +=++=

    =

    =+=++

    =+

    ttttSreduccinoCramerporsueltozyx

    zyx

    zyx

    zyxaeequivalentessistemaelmenorelrgAaSi

    ttttSreduccinoCramerporsueltozyx

    zyx

    zyx

    zyxaeequivalentessistemaelmenorelrgAaSi

    zyxtrivialSolucinadoDeterCompatibleSistemargAaaSi

    aaparacerovaleanteerEste

    aaaa

    a

    a

    Acompatibleessiempre

    ogneosistemaunEs

    zyax

    zyx

    zayx

    ,35,28Re7

    281214

    07

    0471220

    71

    422712

    ,2,5Re7

    432

    07

    04320

    11

    3223

    0min37123

    7123mindet

    12733697

    131

    711

    42hom

    013

    07

    0422

    ( )( )

    1,1523

    235mindet25

    335

    50

    7553518

    32

    23

    23

    32

    23

    2323

    ==

    =+=+

    ====

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    2) a) Es siempre cierta la propiedad conmutativa del producto de matrices? En caso afirmativo prubalo, en caso negativo pon un ejemplo en el que no se verifique b) Si A y B son dos matrices diagonales de orden 2 demostrar AB=BA

    c) Determina las matrices diagonales A tales que

    =

    10

    01AA

    a) El producto de matrices no cumple la propiedad conmutativa, ni para matrices rectangulares ni para matrices cuadradas:

    Matrices rectangulares: A de dimensin 2x1; B de dimensin 2x2 AB no se puede calcular y BA si se puede calcular, es una matriz 2x1

    Matrices cuadradas:

    =

    =

    =

    =

    00

    13

    30

    10

    00

    10

    13

    21BAABBA

    b)

    ==

    =

    =

    =

    db

    caBA

    bd

    acAB

    d

    cB

    b

    aA

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    c)

    ==

    ==

    =

    =

    =

    10

    01;

    10

    01;

    10

    01;

    10

    01

    1

    1

    1

    1

    10

    01

    0

    0

    0

    02

    2

    2

    2

    solucionescuatroHayb

    a

    b

    a

    b

    aAA

    b

    aA

    3) Resuelve

    4) Resuelve la ecuacin matricial AXB=C siendo

    =

    =

    =

    00

    21

    31

    21

    10

    01CBA

    ( )

    =

    =

    =

    =

    ==

    =

    =====

    00

    01

    11

    23

    00

    21

    11

    23

    00

    21

    10

    01

    11

    23

    12

    131

    10

    01

    11

    1

    11111111

    X

    BBAdjBB

    identidadlaserPorA

    BCAXBCAXBBCAXBCAAXBACAXB

    =====

    =+=

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    5) Resolver la ecuacin matricial PX+3I=Q siendo

    =

    =

    21

    32

    22

    01QP e I la identidad

    ( )

    ( )

    =

    =

    =

    =

    ==

    =

    ===+

    2529

    35

    11

    35

    211

    01

    10

    013

    21

    32

    211

    01

    211

    01

    10

    222

    22

    01

    333

    1

    1

    X

    PPAdjPP

    IQPXIQPXQIPX

    6) Calcular el valor de los determinantes bac

    cba

    acb

    cba

    cba

    +++

    1

    1

    1

    ;

    333

    101010

    777

    222

    ( ) ( )

    ( )( ) ( )( ) ( )( )( )bcacabcb

    acab

    cb

    acab

    accabb

    acabaffF

    affF

    cba

    cba

    cba

    cba

    ==

    ==

    ==

    ==

    21011

    210

    0

    110

    111

    210

    0

    0

    111

    210

    111

    3107

    333

    101010

    777

    233

    122

    222222

    ( ) ( ) 0011

    11

    11

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    233 =++=++=++++++

    +==+++

    cba

    c

    a

    b

    cba

    cbac

    cbaa

    cbab

    ccC

    bac

    cba

    acb

    7) Determinar los valores del parmetro t para que el sistema

    =++

    =++

    0

    12

    32

    zytx

    tzytxt tenga solucin.

    ( )( )

    ( ) ( )

    ( ) ( )

    ( )

    =

    =

    =

    =+

    =+

    ==++

    =

    ==+

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    8) Resuelve la ecuacin matricial

    =

    011

    001

    110

    013

    100

    025

    X

    =

    =

    ====

    ======

    =

    ===

    =

    001

    325

    112

    011

    001

    110

    010

    503

    201

    010

    503

    201

    010

    503

    201

    1

    011

    001

    110

    013

    100

    025

    1

    332313

    322212

    3121111

    111

    X

    A

    AAA

    AAA

    AAA

    AA

    BAXBAAXABAXX

    9) Discute y resuelve, cuando se pueda, los siguientes sistemas en funcin del parmetro K

    ( ){ }

    ( ) 01,3,7:713333

    3121212

    1

    .

    3

    0

    ,21,34

    342133

    21

    12

    3.

    2

    0

    00

    00

    1210

    3111

    1210

    1210

    3111

    2532

    2121

    3111

    532

    22

    3

    133133

    122

    =+++===++

    =+=+==

    ==

    ==

    +=

    =+==

    +=

    =

    =++

    ==

    =

    ===

    =

    =

    =

    +

    =++

    +=+

    =++

    kkkSolucin

    kkkzyxzyx

    kkkzykzy

    zkkz

    ODETERMINAD

    COMPATIBLESist

    rgArgA

    k

    zzzzS

    zzzzyx

    zy

    zy

    zyx

    ADOINDETERMIN

    COMPATIBLESist

    rgArgA

    k

    kAkA

    kk

    k

    ffF

    k

    kffF

    ffF

    k

    k

    kzyx

    kzyx

    zyx

    ( )

    ( )

    12

    264

    11

    320168

    4320168

    816000

    1100

    6410

    2111

    55

    475500

    1100

    6410

    2111

    8

    1

    475500

    8800

    6410

    2111

    1

    2

    21110

    4020

    6410

    2111

    111

    2111

    8321

    2111

    2

    1

    832

    2

    34444

    344

    233

    134

    133

    122

    ==++==

    ======+

    ==+

    +=

    +

    =

    +

    =

    +=

    ===

    =+=

    =+=++

    xzyx

    yzy

    zz

    ODETERMINADCOMPATIBLESistemargArgAkk

    LEINCOMPATIBSistemargArgAkk

    k

    fkfF

    kk

    fF

    kk

    fkfF

    ffF

    kkkkffF

    ffF

    ffF

    kzyx

    zykx

    zyx

    zyx

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    ( )

    ( )

    ( ){ }

    ( )

    ( )11

    1

    1111

    1

    1

    1111

    11.310

    .32

    1000

    1110

    2121

    1

    0,,11

    0

    1

    0.2

    0100

    0000

    1011

    0

    1001

    100

    0

    111

    010

    0

    111

    010

    1011

    111

    0

    1

    11

    2

    233122

    =

    ++

    +=+=+++

    =

    ===+=

    ====

    ==

    =

    =

    ==

    =+=

    ==

    =

    ====

    ++

    +=

    ++

    =

    ++

    =+=+

    +=+++

    k

    k

    k

    k

    k

    kkxkkzykx

    kk

    kzyzykkzky

    k

    kzkzkODETERMINADCOMPATIBLESistrgArgAkk

    LEINCOMPATIBSistrgArgAk

    yyySyx

    z

    yx

    z

    ADOINDETERMIN

    COMPATIBLESistrgArgAk

    kkAkkA

    kk

    kkk

    kkk

    ffF

    k

    kkk

    kkk

    ffF

    k

    kkk

    zky

    yx

    kkzykx

    ( )

    ( )

    ( )

    =

    ==+==

    =

    =++=+

    ==

    =

    ====+=

    ++=

    +++

    +==

    +

    =++=++=+++

    zzzS

    zzzyx

    zy

    zyx

    zy

    ADOINDETERMIN

    COMPATIBLESistrgArgAk

    kporrsimplificadeantesobtenidasmatriceslasenkcasoelanalizarquehayAdems

    kkAkkA

    kk

    k

    fkfF

    kkkk

    k

    k

    Suponemos

    kkkk

    kkk

    k

    fkfF

    ffF

    k

    kk

    k

    ee

    ee

    kzkyx

    kzyx

    zyxk

    ,5

    9,

    5

    2

    5

    2

    5

    18522

    5

    185224

    5

    9

    422

    955.2

    9550

    0000

    4221

    2

    22

    3003

    1300

    2110

    421

    12

    141120

    2110

    421

    02

    141120

    42220

    421

    13111

    221

    421

    22

    42

    31

    2

    2233

    2

    2133

    122

    23

    12

    ( )

    ( )kk

    k

    kk

    k

    kk

    kkxkzyx

    kk

    kk

    kkzyzy

    kkzzkk

    ODETERMINAD

    COMPATIBLESistrgArgAkkk

    LEINCOMPATIBSistrgALEINCOMPATIBSistrgA

    rgAkrgAk

    3

    2

    33

    1622442

    3

    162

    3

    1222

    3

    113

    .3230

    .3.3

    2

    1000

    2110

    4021

    02

    1000

    2110

    4321

    3

    222

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    ++=

    ++

    ++==++

    ++=

    +=+==

    +==+

    ==

    ==

    =

    ==

    =

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    ( )

    ( )( ) ( ) ( )

    ( ) 22

    22

    2

    22

    3

    2

    2

    133133

    122

    )1(3

    22

    )1(3

    01

    23

    111

    )1(3

    1

    )1(3

    101

    43

    11

    )1(3

    23

    33)1(

    10

    42

    11

    .31

    .32

    1000

    4110

    111

    1

    10131)1(333)1(

    2233)1(00

    33410

    111

    1

    1110

    33410

    1113

    011

    423

    111

    0

    423

    1

    +=

    =

    +=

    =

    +=+

    =

    ==

    ==

    =

    ====+=

    +++

    +=

    +

    +=+=

    =++=++

    =

    k

    kk

    k

    k

    k

    zk

    kk

    k

    k

    k

    yk

    kk

    kk

    k

    k

    k

    x

    CramerPorODETERMINADCOMPATIBLESISTrgArgAk

    LEINCOMPATIBSISTrgArgA

    k

    k

    kAkkkkkA

    kkkk

    kk

    k

    fkfF

    kk

    kk

    k

    ffF

    ffF

    k

    k

    k

    zkyx

    kzyx

    kzyx

    10) Hallar el rango de la siguiente matriz segn los valores de

    +++ 555

    :,,

    ( )

    21

    0

    0

    000

    0

    111

    0

    0

    111

    111

    5

    1555

    233

    133

    12211

    ====

    ==

    +=

    +=

    =

    +++=

    +++

    rgAoSirgASi

    ffF

    ffF

    ffFfF

    11) Demostrar que para cualesquiera valores, distintos dos a dos, de a, b, c, el siguiente sistema tiene solucin nica

    ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )[ ] ( )( )( )

    nicaSolucinODETERMINADCOMPATIBLESistrgArgAAcbaSi

    bcacabacbaccabA

    abaacbacc

    aacabbffF

    aaccabb

    aacabaffF

    affF

    cba

    cba

    zcybxa

    czbyax

    zyx

    ==

    ==

    =

    ==

    =++

    =++=++

    30

    22300

    20

    1111

    230

    20

    1111

    3

    2

    1111

    3

    2

    1

    233

    22233

    122

    222222

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    12) Explicar cmo se calcula el determinante de una matriz cuadrada de orden n por los elementos de una fila o columna definiendo los conceptos que se utilicen. Como aplicacin resolver la siguiente ecuacin

    0

    00

    00

    0

    1111

    =

    cx

    bx

    aax. Enuncia el teorema de Rouch-Frobenius

    a) En una matriz cuadrada de orden se llama menor complementario del elemento y lo representamos por al determinante de la matriz cuadrada de orden que resulta de suprimir la fila y la columna de la matriz

    Se llama adjunto del elemento , y lo representamos por al producto :

    El determinante de una matriz cuadrada de orden es igual a la suma de los productos de los elementos de una lnea o columna cualquiera por sus adjuntos respectivos. Es decir:

    b)

    ( )( ) ( )( ) ( )

    +==+

    ==+=

    =

    =

    =

    ===

    ==

    ac

    caxacxcab

    bacxcabaxxacb

    cx

    axab

    cx

    bx

    axa

    cxx

    bxx

    axax

    ccC

    ccC

    ccC

    cx

    bx

    aax

    cx

    bx

    aax

    00

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0001

    00

    00

    0

    1111

    0

    00

    00

    0

    1111

    244

    233

    122

    c) El teorema establece que para que un sistema de ecuaciones lineales sea compatible es condicin necesaria y suficiente que la matriz formada por los coeficientes y la matriz la ampliada por los trminos independientes posean el mismo rango. Adems, el sistema constituido ser determinado si su rango coincide con el nmero de incgnitas ser indeterminado si posee un valor menor a tal nmero.

    13) Definir el concepto de inversa de una matriz e indica una condicin que debe cumplir una matriz para que exista

    su inversa. Halla los valores de a para los que la matriz

    =113

    12

    11

    a

    a

    A tiene inversa. Calclala para a=1

    La matriz inversa de A, matriz cuadrada de orden n, es otra matriz que representamos por A-1 y

    que verifica: IAAAA == 11 .

    Una matriz cuadrada tiene inversa si y slo si su determinante es distinto de cero. Si una matriz

    tiene inversa se puede calcular mediante la frmula: ( )( )tAAdjA

    A11 =

    =

    =

    ======

    ====

    =

    613165

    313132

    21021

    125

    224

    303

    6

    1

    125

    224

    303

    6

    113

    12

    111

    332313

    322212

    312111

    A

    AAA

    AAA

    AAA

    Aa

    a

    A

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    14) Sea un sistema homogneo AX=0. De las siguientes afirmaciones justifica las que sean ciertas, o poner un contraejemplo en las que sean falsas:

    a. Un sistema homogneo siempre es compatible determinado b. Un sistema homogneo nunca es incompatible.

    Se llama sistema de ecuaciones lineales a un conjunto de ecuaciones de la forma:

    =+++

    =+++=+++

    mnnm22m11m

    2nn2222121

    1nn1212111

    bxaxaxa

    bxaxaxa

    bxaxaxa

    K

    LLL

    K

    K

    donde x1, ..., xn son las incgnitas, b1, ..., bm se denominan trminos independientes y los

    nmeros aij se llaman coeficientes de las incgnitas, formando una matriz que denominaremos A,

    matriz de coeficientes. Cuando los trminos independientes son cero, estamos ante un caso

    particular de sistemas que denominamos homogneos.

    Atendiendo al nmero de soluciones, los sistemas de ecuaciones lineales podemos clasificarlos en

    tres tipos:

    Sistema incompatible: son aquellos que no poseen solucin.

    Sistema compatible: son aquellos que poseen solucin. Dentro de ellos, podemos hablar

    de:

    Sistema compatible determinado: sistemas con una nica solucin.

    Sistema compatible indeterminado: sistemas con infinitas soluciones.

    Teorema (Rouch-Frobenius): Consideremos un sistema de ecuaciones lineales A X = B, y

    llamemos matriz ampliada del sistema a A* = (A|B). Entonces:

    Si Rango(A) < Rango(A*), el sistema resulta incompatible.

    Si Rango(A) = Rango(A*) = n (n incgnitas), el sistema resulta compatible determinado.

    Si Rango(A) = Rango(A*) < n (n incgnitas), el sistema resulta compatible

    indeterminado.

    En un sistema homogneo Rango(A) = Rango(A*) siempre, por lo tanto un sistema homogneo

    siempre es compatible (nunca es incompatible) pero puede ser

    Compatible determinado si Rango(A) = Rango(A*) = n (n incgnitas)

    Compatible indeterminado si Rango(A) = Rango(A*) < n (n incgnitas)

    Por ejemplo: ( ){ }===

    =++=++

    =y

    zyx

    zyx

    yx

    2y- y,y,S2 Rango(A*) Rango(A)

    0222

    0

    0

    Calcula el determinante de la matriz

    =

    1400

    2110

    1312

    0211

    B . Qu solucin tiene el sistema homogneo BX=0?

    022

    140

    211

    113

    1400

    2110

    1130

    0211

    2

    1400

    2110

    1312

    0211

    122 =

    =

    ===

    ffF

    0

    mindet400

    ===

    Xtrivialsolucinlaesque

    solucinnicaunatieneadoercompatibleSistemargBBBX

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    15) Definir el rango de una matriz. Indica algn mtodo para calcularlo. Hallar el rango de

    a

    bb

    aa

    112

    12

    112

    segn

    los valores de a y b.

    Rango de una matriz: es el nmero de lneas de esa matriz (filas o columnas) que son linealmente independientes. Una lnea es linealmente dependiente de otra u otras cuando se puede establecer una combinacin lineal entre ellas. Una lnea es linealmente independiente de otra u otras cuando no se puede establecer una combinacin lineal entre ellas. El rango de una matriz A se simboliza: rag(A) o r(A). Tambin podemos decir que el rango es el orden del mayor menor no nulo. Utilizando esta definicin se puede calcular el rango usando determinantes. Clculo por el mtodo de Gauss: En general consiste en hacer nulas el mximo nmero de lneas posible o descartar lneas si:

    Todos sus coeficientes son ceros. Hay dos lneas iguales. Una lnea es proporcional a otra. Una lnea es combinacin lineal de otras.

    El rango ser el nmero de filas que quedan despus de descartar todas las posibles.

    ( )

    ( )

    312

    3210

    )(22

    21

    30

    2220

    1000

    112

    1

    2

    0000

    1110

    2112

    2

    2220

    1110

    112

    211

    12

    112

    112

    12

    11

    2

    2

    133

    122213

    2

    =

    =======

    =

    =

    =

    ==

    rgAbaSi

    rgAaaa

    estudiadoyargAa

    rgAa

    rgAa

    aaaa

    a

    a

    bSi

    bdevalorelseaquecualquierargAbbaSi

    aaaa

    abb

    a

    affF

    ffF

    aa

    bb

    a

    ff

    a

    bb

    aa

    16) Si

    =

    =

    20

    11

    23

    12ByA , determina la matriz X despejndola previamente de la ecuacin matricial:

    BXAXA =2 (Observa las dimensiones que ha de tener la matriz X para que la ecuacin matricial tenga sentido)

    ( ) ( ) 12222 +=+=+== BAAXXBAABXAXABXAXA

    ( )

    =

    =

    =

    =

    =+

    =

    +

    =+

    2

    1

    2

    13

    2

    3

    4

    23

    12

    2

    1

    2

    1

    03

    2

    23

    12

    4

    1

    4

    1

    03

    1

    2

    4

    1

    4

    1

    03

    1

    12

    3

    12

    3

    012

    4

    43

    03

    20

    11

    23

    12 1

    X

    BABA

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    17) Halla todas las matrices 2x2, que denotamos A, que cumplen ( ) 011;02 == AA (= denota la matriz nula)

    ( ) ( ) ( )

    ( )( ) ( )

    ( )

    ( )( )

    ( )( )

    ===

    =+=

    ==

    =+=

    ==

    ==

    =+

    =+=+

    =+

    =+=+

    =+

    =+=+=+

    =

    =

    ==

    =

    aaa

    aaSoluciones

    babaSi

    ba

    bab

    baa

    bab

    baa

    bab

    baa

    bab

    baa

    bd

    ac

    dcb

    dac

    dab

    bca

    db

    ca

    dcb

    dcac

    bdab

    bca

    dc

    ba

    dc

    ba

    dc

    ba

    A

    A

    dc

    baA

    ;00

    00:

    00

    0;0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0011

    00

    00

    011

    0

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    18) Hallad las matrices A que verifican la ecuacin:

    =

    6

    6

    6

    213

    132

    321

    A

    =

    =

    =

    =

    =

    ======

    ====

    =

    ==

    =

    =

    1

    1

    1

    3

    3

    3

    3

    1

    1

    1

    1

    157

    571

    715

    3

    1

    6

    6

    6

    157

    571

    715

    18

    1

    157

    571

    715

    18

    1

    157

    571

    715

    18

    213

    132

    321

    6

    6

    6

    213

    132

    321

    13dim

    6

    6

    6

    213

    132

    321

    1

    332313

    322212

    312111

    1

    A

    B

    BBB

    BBB

    BBB

    BB

    CBACAB

    z

    y

    x

    xensindeesAA

    19) Hallad segn el valor de a el rango de la matriz

    21

    41

    421

    aa

    a ;

    211

    11

    111

    a

    a

    ( )( )

    322

    000

    040

    421

    21

    000

    000

    421

    2

    2042

    400

    020

    421

    420

    020

    421

    1

    41

    421

    2

    2233

    2133

    122

    2

    ==

    ==

    =

    ===

    =

    ==

    rgAargAargAa

    aAaaA

    a

    affF

    aa

    affF

    ffF

    aa

    a

    ( )( )

    312

    000

    021

    111

    11

    000

    000

    111

    1

    1011

    100

    010

    111

    11

    11

    1112

    2133

    122

    2

    ==

    ==

    =

    ===

    ==

    rgAargAargAa

    aAaaA

    a

    affF

    ffF

    a

    a

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    20) Sea

    x

    x

    x

    x

    xP

    333

    333

    111

    111

    )( = halla dos races de este polinomio de grado cuatro.

    ( )( )

    ====

    03mindet3

    01mindet1

    PigualesfilasdostieneanteerelxPara

    PigualesfilasdostieneanteerelxPara

    21) Discutid segn los valores de a y b el siguiente sistema de ecuaciones:

    =+=+

    =

    bzayx

    azyax

    zyx

    103

    03

    343

    ( )( )

    ( ){ }

    ( ){ }=

    =+==

    ==

    ==

    =======

    =

    +=

    +=+==

    ==

    ==

    =======

    =

    =

    ===+=

    ++

    =

    ++

    ==

    =+=+

    =

    zzzzSzzyx

    zy

    zy

    zyxba

    ADOINDETERMINCOMPATIBLErgArgAba

    LEINCOMPATIBrgArgAba

    b

    a

    yyySyzyx

    z

    z

    zyxba

    INDETCrgArgAba

    INCOMPrgArgAba

    bff

    F

    b

    a

    aaAaaA

    aba

    aaa

    ffF

    ba

    aaaffF

    affF

    ba

    aa

    bzayx

    azyax

    zyx

    ,22,2323433

    22

    22

    34392

    292

    3292

    9000

    6630

    3431

    2

    1,,3131433

    1

    33

    34391

    ...291

    .3291

    9000

    3300

    3431

    6300

    3300

    3431

    1

    2103633

    333600

    33330

    3431

    36330

    33330

    3431

    1031

    03

    3431

    103

    03

    343

    23

    3

    233133

    122

    ( )

    ( ) ( ) ( ) ( )( )( )

    ( )( )( )

    ( )( )aababaa

    a

    ab

    aa

    aabzyxzyx

    aa

    aaby

    a

    aab

    a

    abaa

    a

    abaayaaazya

    a

    abzabza

    GaussPorODETERMINADCOMPATIBLErgArgAaa

    332

    443330

    36

    334

    332

    933433343

    332

    9

    2

    9

    2

    333

    36

    3333333333

    36

    333336

    321

    2

    ++=

    ++

    +++=++==

    ++=

    +=

    +++=

    +=+=++

    +=+=

    ==

    22) Sea A una matriz 2x2 no nula Puede ocurrir que AA sea la matriz nula? Dad un ejemplo o mostrad que no es posible.

    ( )( )

    =

    =

    =

    =

    =

    =

    =+=+=+

    =+

    ++++

    =

    =

    =

    00

    00

    11

    11

    11

    110:

    11

    11

    1lg

    0

    0

    0

    0

    0

    2

    2

    2

    2

    2

    AAyAsComprobamoA

    solucinunaobtenemosahacemosSiabc

    dasistemaesedenulanosolucinunaaBuscamos

    dcb

    dac

    dab

    bca

    dcbcdac

    bdabbca

    dc

    ba

    dc

    baAA

    dc

    baA

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    23) Sean las matices

    =

    =

    z

    zBy

    yxA

    0

    033; adems denotaremos con

    tA a la matriz traspuesta de A.

    Averiguad para qu valores de x, y, z se cumple la relacin BAAt =

    ( )

    =

    =

    =

    ==

    =

    =

    =

    =

    =

    +

    ==

    =+=+

    =

    =

    +++

    =

    =

    =

    180

    018

    33

    33

    33

    33:

    3

    3

    18

    9

    18

    182

    1818

    033

    18

    0

    0

    33

    3318

    0

    0

    3

    333

    0

    033

    222222

    22

    ByAAsolucionesdostieneA

    y

    x

    z

    x

    z

    x

    z

    xx

    xy

    z

    zyx

    yx

    z

    z

    z

    yxyx

    yx

    z

    z

    y

    x

    yxz

    zBy

    yxA

    m

    24) Obtener, en funcin de a, b y c, el determinante de la matriz

    ++

    +=

    1111

    1111

    1111

    1111

    c

    b

    aA

    abcabc

    c

    b

    aaa

    c

    b

    aaaa

    ccC

    ccC

    ccC

    c

    b

    aA ==

    =

    +=

    ===

    =

    ++

    +=

    010

    001

    111

    00

    001

    001

    001

    1

    0001

    1111

    1111

    1111

    1111

    144

    133

    122

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    1) Estudiar segn los valores del parmetro a el sistema de ecuaciones lineales. Resolverlo cuando sea compatible: a)

    01

    0,0,1

    0111

    111

    122

    .30

    .32

    2000

    1010

    1001

    0

    002

    2200

    110

    101

    110

    110

    101

    2

    112

    110

    101

    ,,

    :112

    110

    101

    12

    1

    1

    233

    13332

    21

    ==+

    =====+

    ====

    ==

    =

    ===

    =

    =

    =++=+=+

    yaxy

    aSolucin

    aaaxzaxz

    axax

    GaussPorODETERMINADCOMPATIBLESISTrgArgAa

    LEINCOMPATIBSISTrgArgAa

    aAaA

    a

    a

    a

    ffF

    a

    a

    a

    ffF

    a

    a

    a

    xzy

    incgnitas

    cc

    cc

    a

    a

    a

    zyax

    zax

    yax

    b)

    ( )

    ( ) ( )( )

    ( ){ }

    ( ) ( ) ( )( )( )( ) ( ) ( )( )

    3

    12

    3

    1462

    3

    1

    3

    422222

    3

    2

    3

    1111111

    3

    1

    32

    2

    65

    2265

    332

    ,1,343422222

    1

    22

    1

    32

    0000

    1110

    2121

    2

    32

    1000

    1210

    2121

    3

    2302365

    26500

    1110

    2121

    4

    2240

    1110

    2121

    2242

    111

    2121

    242

    1

    22

    22

    2

    2

    233133

    122

    +=

    +++=

    ++

    ++=+==+

    +=

    +++=++==++

    +=

    +++=

    +++==++

    ==

    =

    =+=+==

    =+=

  • Ejercicios de lgebra propuestos en PAU.

    c)

    ( )

    ( ){ }

    ( )

    ( ) ( )( )( ) ( )32

    32

    32

    43132

    3

    2

    2

    1

    2

    112

    3

    223

    33

    ,1,343422222

    1

    22

    1

    32

    6000

    2020

    3111

    3

    3032

    2300

    1020

    111

    333

    1111

    111

    33

    1

    2

    133

    122

    +=

    ++=

    +=+==+

    ==

    ==

    ==

    =

    =+=+==

    =+=

    ==

    =

    ===

    ==

    =+=++=+

    a

    aa

    a

    aaaaa

    a

    aaazyaxazyx

    ayay

    a

    azaza

    ODETERMINADCOMPATIBLEsistemargArgAa

    zzzzSzzzzyx

    zy

    zyx

    zy

    LEINCOMPATIBsistemargArgAa

    aAaA

    aa

    a

    a

    ffF

    ffF

    aa

    a

    aazyx

    zyx

    azyx

    d)

    e)

    ( )( )

    ( ){ }

    ( ){ }=

    =+=+

    =++=++

    ==

    =

    =+=

    =++=+

    ==

    ======

    +=++=

    =

    =+=++

    =+

    ttttSreduccinoCramerporsueltozyx

    zyx

    zyx

    zyxaeequivalentessistemaelmenorelrgAaSi

    ttttSreduccinoCramerporsueltozyx

    zyx

    zyx

    zyxaeequivalentessistemaelmenorelrgAaSi

    zyxtrivialSolucinadoDeterCompatibleSistemargAaaSi

    aaparacerovaleanteerEste

    aaaa

    a

    a

    Acompatibleessiempre

    ogneosistemaunEs

    zyax

    zyx

    zayx

    ,35,28Re7

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