apuntes para trabajar con geogebra matrices plataforma

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CARRERA: CONSTRUCCION CIVIL SEMESTRE: 2 0 PROFESOR: Sr. GABRIEL ARAVENA M A T R I C E S Las Matrices en el programa Geogebra las veremos de tres formas: 1) Icono VISTA ALGEBRA: a) ingresemos una matriz, siempre con letras Mayúsculas. y paréntesis de llaves con Alt Gr y y el otro se pone solo, por ejemplo: A:={{1,2,3},{-1,-2,-3},{4,2,0}} y enter. Son Filas En la vista algebraica aparece: A = 1 2 3 1 2 3 4 2 0 2) Icono CAS: a) En el icono VISTA pinchar x que es Cálculo Simbólico (CAS) Profesor: Gabriel Aravena C. Pagina 1

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  • CARRERA: CONSTRUCCION CIVIL

    SEMESTRE: 20

    PROFESOR: Sr. GABRIEL ARAVENA

    M A T R I C E S

    Las Matrices en el programa Geogebra las veremos de tres formas:

    1) Icono VISTA ALGEBRA:

    a) ingresemos una matriz, siempre con letras Maysculas. y parntesis de llaves con Alt Gr y y el otro se pone solo, por ejemplo:

    A:={{1,2,3},{-1,-2,-3},{4,2,0}} y enter.

    Son Filas

    En la vista algebraica aparece: A =

    1 2 3

    1 2 3

    4 2 0

    2) Icono CAS:

    a) En el icono VISTA pinchar x que es Clculo Simblico (CAS)

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 1

  • b) Eliminar la vista algebraica botn derecho x y la vista grafica botn derecho

    x

    c) Dejando la vista CAS en forma completa para las matrices y tenemos la portada:

    1

    d) ingresemos una matriz, siempre con letras Maysculas. y parntesis de llaves con Alt Gr y y el otro se pone slo.

    A:={{3,-2},{3,1}} y enter.

    Se Obtiene 3 2

    :3 1

    A

    En la vista Algebraica aparece de la siguiente forma:

    1.73 2

    3 1A

    Debe ponerse A con dos puntos y el signo igual si no se pone los dos puntos despus no se puede sumar ya que no los toma como valores.

    La raz se pone en el icono VISTA y teclado, en el icono

    987

    654

    321

    pinchado dos

    veces se pincha . y el nmero

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 2

  • 3) Icono Hoja de Clculo:

    a) Cerrar la vista CAS. Pero debes tener abierto la vista algebraica

    b) En el icono VISTA, pichar hoja de Clculo se escribe la matriz con filas y columnas por ejemplo:

    3 2 2

    1 0 3

    0 1 3

    c) Se marcan los datos, botn derecho del mouse, se pincha Crea y Matriz en vista Algbrica aparece la matriz, por ejemplo:

    Matriz1=

    1 2 3

    1 2 3

    4 2 0

    d) Se puede cambiar el Nombre, pinchando botn derecho y propiedades del objeto y nombre.

    En dicha matriz podemos encontrar: 12 32 333 5 3 2 5 2 0 16a a a

    Para poner una raz en la hoja de clculo se escribe SQRT(el nmero) y enter, dicho nmero se da con decimales.

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 3

  • OPERACIONES CON LAS MATRICES

    Siempre escribe S:= y lo que deseas.

    El Sistema CAS da la Matriz como fue ingresada.

    En la vista algebraica la matriz es dada en forma decimal, puedes adems aumentar el nmero de decimales o disminuirlos en el icono opciones y redondeo.

    SUMA:

    La suma de matrices goza de las propiedades conmutativa y asociativa y tiene elemento neutro (la matriz nula).

    A + B = B + A

    (A +B) + C = A + (B + C)

    A + 0 = 0 + A = 0

    Para toda matriz A = (aij), se define su matriz opuesta

    -A = (-aij) tal que:

    A + (-A) = 0

    Ejercicio 1:

    Ingresa las siguientes matrices en el sistema Geogebra y smalas.

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 4

  • 2 3

    4 1A

    4 5

    1 2B

    Despus escribe C:= A+B y enter y obtienes 2 2

    1 1C

    RESTA:

    Si dos matrices A y B son equidimensionales, entonces

    A - B = A + (-B).

    O sea que, para restar de A la matriz B, basta con sumar a A la opuesta de B.

    La resta de matrices no es conmutativa. A - B B - A

    Ejercicio 2: Resta las matrices del ejercicio 1

    D:=A-B y enter y obtienes 6 8

    5 3D

    Realiza tambin B A.

    6 8

    5 3E

    Luego A B B A

    MULTIPLICACION POR UN ESCALAR.

    Para multiplicar una matriz A por un escalar k cualquiera, basta multiplicar cada elemento de A por l escalar k.

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 5

  • Ejercicio 3: En el sistema CAS puedes escribir F:= 2A y enter.

    4 6

    8 2F

    Tambin puedes realizar la siguientes operaciones G:= 3A+4B lo cual da:

    22 29

    16 11G

    TRANSPUESTA DE UNA MATRIZ.

    Dada una matriz A cualquiera, se llama traspuesta de A, y se simboliza con At , a una

    matriz que tiene por filas las columnas de A y por columnas las filas de A.

    Ejercicio 4: hallar la transpuesta de A del ejercicio 1.

    La Transpuesta de una matriz, escribiendo en la bandeja de entrada G:=transpone[matriz] y enter.

    2 3

    4 1A

    2 4

    3 1

    tA

    DETERMINANTE DE UNA MATRIZ.

    Asociado a cada matriz cuadrada A hay un nmero llamado determinante de A.

    Determinante de A se puede escribir de dos formas:

    A determinante de A (no lo confundan con el signo del valor absoluto de un

    nmero real)

    Det A Esta se utiliza a veces en lugar de A para evitar la confusin.

    Para hallar el determinante de esta matriz se realiza de la siguiente manera:

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 6

  • 2221

    1211

    aa

    aaA A ( a11 ) ( a22 ) ( a21 ) ( a12 )

    Ejemplo:

    Encuentre A si

    3 23 1 4 2 3 8 3 8 5

    4 1A

    En el programa Geogebra, tenemos P:=Determinante[Matriz] y enter, da un valor.

    Ejemplo 1: sea

    11-2-

    111-

    312

    = A ; Hallar el determinante de A

    Solucin.

    Calcularemos el determinante por la primera fila

    1 1 1 1 1 11 2 1 3

    1 1 2 1 2 1

    2 1 3

    A = -1 1

    -2 -1 1

    2(1 1) 1( 1 2) 3(1 2) 4 1 9 12

    multiplicar multiplicar

    RESTAR

    multiplicar multiplicar

    RESTAR

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 7

  • INVERSA DE UNA MATRIZ.

    Tambin la inversa de una matriz escribiendo en la bandeja de entrada G:=inversa[matriz] y enter.

    Sea A una matriz no singular de orden n. Existe, asociada a ella, una matriz llamada "la inversa de A", que se anota A-1 y que satisface la condicin:

    A.A-1 = A-1.A = In

    donde In es la matriz identidad.

    Se demuestra que, dada A, su matriz inversa A-1 se obtiene efectuando las operaciones que se indican en la igualdad que sigue:

    )C( .1

    =At

    A

    A

    1-

    ,

    donde A es el determinante de A y (CA)t es la matriz de los co-factores de A,

    traspuesta.

    Ejemplo 1: sea

    11-2-

    111-

    312

    = A ; se quiere calcular A-1.

    Calcularemos el determinante por la primera fila

    1 1 1 1 1 11 2 1 3

    1 1 2 1 2 1

    2 1 3

    A = -1 1

    -2 -1 1

    2(1 1) 1( 1 2) 3(1 2) 4 1 9 12

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 8

  • Adems, los cofactores son:

    1 1

    1111 1

    C( ) = = 1 - (-1) = 2a-1 1

    1 21 1( )12

    -1 1C( ) = = -1 - (-2) = 1a

    -2 1

    1 3

    113-1 1

    C( ) = = 1 - (-2) = 3a-2 -1

    2 11 ( 1)( )21

    1 3C( ) = = 1 - (-3) = 4a

    -1 1

    2 2

    1222 3

    C( ) = = 2 - (-6) = 8a-2 1

    2 31 ( 1)( )23

    2 1C( ) = = -2 - (-2) = 0a

    -2 -1

    3 1

    1311 3

    C( ) = = 1 - 3 = 2a1 1

    3 21 ( 1)( )32

    2 3C( ) = = 2 - (-3) = 5a

    -1 1

    3 3

    1332 1

    C( ) = = 2 - (-1) = 3a-1 1

    la matriz de los cofactores es:

    35-2-

    084-

    31-2

    = C A y

    303

    5-81-

    2-4-2

    = )C(t

    A , de donde:

    4

    10

    4

    1

    12

    5-

    3

    2

    12

    1-

    6

    1-

    3

    1-

    6

    1

    =

    303

    5-81-

    2-4-2

    .12

    1 = )C.(

    1 = A

    t

    A

    A

    1-

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 9

  • Verificacin:

    para verificar la validez de la matriz obtenida, A se pre-multiplica y se post-multiplica por A-1, debiendo resultar, por definicin de matriz inversa, la matriz identidad I. En efecto,

    I =

    100

    010

    001

    =

    4

    10

    4

    1

    12

    5-

    3

    2

    12

    1-

    6

    1-

    3

    1-

    6

    1

    .

    11-2-

    111-

    312

    = AA. 31-

    I =

    100

    010

    001

    =

    11-2-

    111-

    312

    .

    4

    10

    4

    1

    12

    5-

    3

    2

    12

    1-

    6

    1-

    3

    1-

    6

    1

    = .AA 31-

    RANGO DE UNA MATRIZ

    Una matriz cuadrada de orden n tendr inversa si su rango es n.

    El Rango de una matriz, se escribe P:=rangoMatriz[Matriz] y enter.

    MULTIPLICACION DE MATRICES.

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 10

  • Ejemplos:

    Si A2x3 =

    31132

    401 y B3x4 =

    02321

    0011

    1121

    , entonces

    (A B)2x4 =

    32349192

    1932 5

    En el programa Geogebra, tenemos P:=AB y enter. Nota debes poner el signo

    E J E R C I C I O S D E M A T R I C E S

    1. Dadas las matrices

    101

    121,

    181

    120,

    30

    71,

    05

    29DCBA

    Calcular: A+B, B-A, C+D, D-C, 2A, -3C, 2A-B

    2. Dadas las matrices del ejercicio anterior calcula:

    La matriz opuesta de A

    La matriz opuesta de C.

    ttt CBA ,,

    BAt

    tDC

    ttt BABA ,

    3. Dadas las matrices

    20

    11

    12

    ,12

    31,

    10

    11

    12

    ,21

    01DCBA

    BDyDBb

    AByBAa

    )

    )

    DBAd

    CDyDCc

    )

    )

    ttttt ABBABAf

    DBCyDBCe

    ,,)

    )

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 11

  • 4.- Dadas las matrices:

    30

    12

    11

    =y

    315

    031

    102

    BA

    6214

    113

    319

    4

    1 que Comprueba a) 1A

    5.- Calcular la inversa de las siguientes matrices, en caso de que se pueda:

    011

    011

    111

    A

    001

    011

    111

    B

    110

    421

    021

    C

    111

    211

    013

    D

    12

    31E

    2331

    1211

    2121

    1111

    F

    1 1 1

    2 1 2

    0 0 1

    G

    1 1 2

    2 1 1

    3 0 3

    H

    2 1 0

    1 2 2

    3 3 1

    I

    2 1 1 1

    0 0 1 0

    2 1 1 1

    0 0 0 1

    J

    1 2 0 0

    0 3 0 0

    0 0 2 1

    0 0 0 3

    K

    3 4 2 7

    2 3 3 2

    5 7 3 9

    2 3 2 3

    L

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 12

  • 6.- Dadas las siguientes matrices:

    620

    201

    421

    A

    111

    012

    323

    B

    34

    12

    12

    43C

    12

    21D

    0243

    1112

    3011

    2421

    E

    a) Clasificar las matrices anteriores segn tipo.

    b) Calcular suma y producto dos a dos donde sea posible.

    c) Calcular el rango de las matrices.

    7.- Sea la matriz

    222

    222

    222

    B

    Comprobar que 0223 BB

    8. Un supermercado quiere poner en oferta tres clases de bandejas: A, B y C.

    La bandeja A contiene 40 g de queso manchego, 160 g de roquefort y 80 g de

    camembert; la bandeja B contiene 120 g de cada uno de los tres tipos de queso

    anteriores; y la bandeja C, contiene 150 g de queso manchego, 80 g de roquefort

    y 80 g de camembert.

    Si se quiere sacar a la venta 50 bandejas del tipo A, 80 de B y 100 de C, obtn

    matricialmente la cantidad que necesitarn, en kilogramos de cada una de las tres

    clases de quesos.

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 13

  • Solucin:

    Organizamos los datos que tenemos en dos matrices; su producto nos da la

    matriz que buscamos, con las cantidades en gramos.

    Si queremos las cantidades expresadas en kilogramos, haremos:

    9. Tres personas, A, B, C, quieren comprar las siguientes cantidades de fruta:

    A: 2 kg de peras, 1 kg de manzanas y 6 kg de naranjas.

    B: 2 kg de peras, 2 kg de manzanas y 4 kg de naranjas.

    C: 1 kg de peras, 2 kg de manzanas y 3 kg de naranjas.

    a) Expresa matricialmente la cantidad de fruta (peras, manzanas y naranjas) que

    quiere comprar cada persona (A, B, C).

    b) Escribe una matriz con los precios de cada tipo de fruta en cada una de las dos

    fruteras.

    c) Obtn una matriz, a partir de las dos anteriores, en la que quede reflejado lo

    que se gastara cada persona haciendo su compra en cada una de las dos

    fruteras.

    60021

    60025

    60026

    100

    80

    50

    8012080

    80120160

    15012040

    Ca

    R

    M

    C

    B

    A

    Ca

    R

    M

    CBA

    6,21

    6,25

    6,26

    60021

    60025

    60026

    1000

    1

    Ca

    R

    M

    euros/kg. 2

    naranjas las yeuros/kg, 0,8 manzanas las euros/kg, 1,8 cuestan peras las , En

    euro/kg. 2 naranjas las yeuro/kg, 1 manzanas las euros/kg, 1,5 cuestan peras las , En

    y fruterias, dos hay v iven que el en pueblo el En

    2

    1

    21

    F

    F

    FF .

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 14

  • Solucin:

    c) El producto de las dos matrices anteriores nos da la matriz que buscamos:

    10. Tres familias, A, B, y C, van a ir de vacaciones a una ciudad en la que hay

    tres hoteles,

    a) Escribe en forma de matriz el nmero de habitaciones (dobles o sencillas) que

    necesita cada una de las tres familias.

    b) Expresa matricialmente el precio de cada tipo de habitacin en cada uno de los

    tres hoteles.

    c) Obtn, a partir de las dos matrices anteriores, una matriz en la que se refleje el

    gasto diario que tendra cada una de las tres familias en cada uno de los tres

    hoteles.

    22

    8,01

    8,15,1b)

    321

    422

    612a)21

    N

    M

    P

    C

    B

    A

    FFNMP

    4,95,9

    2,1313

    4,1616

    22

    8,01

    8,15,1

    321

    422

    6122121

    C

    B

    A

    N

    M

    P

    C

    B

    A

    FFFFNMP

    euros/da. 44 sencilla la yeuros/da, 85 cuesta doble la , En euros/da. 43 cuesta

    sencilla la yeuros/da, 86 cuesta doble habitacin la , En euros/da. 45 de es sencilla

    habitacin la de el yeuros/da, 84 de es doble habitacin la de precio el , hotel el En

    sencillas. dos y

    doble habitacin 1 necesita familia la ysencilla, una ydobles eshabitacion 3 necesita

    familia la sencilla, una ydobles eshabitacion 2 necesita familia La .y

    3

    2

    1

    321

    H

    H

    H

    C

    BAHHH ,

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 15

  • Solucin:

    c) El producto de las dos matrices anteriores nos da la matriz que buscamos:

    11. Una empresa tiene tres factoras, F1, F2, F3, en las que se fabrican

    diariamente tres tipos diferentes de productos, A, B y C, como se indica a

    continuacin:

    F1: 200 unidades de A, 40 de B y 30 de C.

    F2: 20 unidades de A, 100 de B y 200 de C.

    F3: 80 unidades de A, 50 de B y 40 de C.

    Cada unidad de A que se vende proporciona un beneficio de 5 euros; por cada

    unidad de B, se obtienen 20 euros de beneficio; y por cada una de C, 30 euros.

    Sabiendo que la empresa vende toda la produccin diaria, obtn matricialmente el

    beneficio diario obtenido con cada una de las tres factoras.

    Solucin:

    Organizamos los datos que tenemos en dos matrices; su producto nos da la

    matriz que buscamos:

    444345

    858684b)

    21

    13

    12)321

    S

    D

    C

    B

    Aa

    HHHSD

    173172174

    299301297

    214215213

    444345

    858684

    21

    13

    12 321321

    C

    B

    A

    S

    D

    C

    B

    A HHHSD HHH

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 16

  • 12. En una pastelera elaboran tres tipos de postres: A, B y C, utilizando leche,

    huevos y azcar (entre otros ingredientes) en las cantidades que se indican:

    A: 3/4 de litro de leche, 100 g de azcar y 4 huevos.

    B: 3/4 de litro de leche, 112 g de azcar y 7 huevos.

    C: 1 litro de leche y 200 g de azcar.

    El precio al que se compran cada uno de los tres ingredientes es de 0,6 euros el

    litro de leche, 1 euro el kg de azcar, y 1,2 euros la docena de huevos.

    Obtn matricialmente el gasto que supone cada uno de estos tres postres

    (teniendo en cuenta solamente los tres ingredientes indicados).

    Solucin:

    El precio de cada litro de leche es de 0,6 euros; el precio de cada gramo de

    azcar es de 0,001 euros; y el precio de cada huevo es de 0,1 euros.

    Organizamos los datos que nos dan en dos matrices; su producto es la

    matriz que buscamos:

    6002

    1008

    7002

    30

    20

    5

    405080

    20010020

    3040200

    3

    2

    1

    3

    2

    1

    F

    F

    F

    C

    B

    A

    F

    F

    F

    CBA

    8,0

    262,1

    95,0

    1,0

    001,0

    6,0

    02001

    71124/3

    41004/3

    C

    B

    A

    H

    Az

    L

    C

    B

    A

    HAzL

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 17

  • Por tanto, el postre A supone 0,95 euros, el B 1,26 euros; y el C, 0,8

    euros.

    13.- En una papelera van a vender carpetas, cuadernos y bolgrafos,

    agrupndolos en tres tipos de lotes:

    - Lote A: 1 carpeta, 1 cuaderno y 1 bolgrafo.

    - Lote B: 1 carpeta, 3 cuadernos y 3 bolgrafos.

    - Lote C: 2 carpetas, 3 cuadernos y 4 bolgrafos.

    Cada carpeta cuesta 6 euros, cada cuaderno 1,5 euros y cada bolgrafo 0,24

    euros.

    a) Escribe una matriz que describa el contenido (nmero de carpetas, cuadernos y

    bolgrafos) de cada lote.

    b) Obtn matricialmente el precio total de cada uno de los lotes A, B y C.

    Solucin:

    a) La matriz ser:

    CARPETAS CUADERNOS BOLGRAFOS

    1 1 1

    1 3 3

    2 3 4

    A

    Lotes B

    C

    b) Los precios de cada carpeta, cada cuaderno y cada bolgrafo se resumen en la

    matriz:

    24,0

    5,1

    6

    BOLGRAFO

    CUADERNO

    CARPETA

    Si multiplicamos la matriz obtenida en a) con esta ltima, obtendremos la matriz

    que buscamos:

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 18

  • 46,17

    22,11

    74,7

    24,0

    5,1

    6

    432

    331

    111

    BOLGRAFO

    CUADERNO

    CARPETA

    BOLGRAFOCUADERNOCARPETA

    C

    B

    A

    C

    B

    A

    Es decir, el lote A cuesta 7,74 euros, el lote B, 11,22 euros y el lote C, 17,46

    euros.

    ECUACIONES DE MATRICES.

    Ejemplo 1.

    Dada las siguientes matrices:

    4 7 1 1

    1 2 1 1A y B

    Se pide calcular la matriz X en la siguiente ecuacin:

    AX =B

    Solucin.

    AX =B /A-1

    A-1AX = A-1B

    X = A-1B

    Luego en el programa Geogebra vista CAS, se ingresa la matriz A y B, y

    calculamos la inversa de la matriz A se ingresa C:= inversa[A] y enter, se obtiene:

    2 7

    1 4C

    Luego se escribe en X:=C*B se obtiene:

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 19

  • 9 9

    5 5X

    Ejemplo 2.

    Dada las siguientes matrices:

    5 1 1 1

    9 2 1 1A y B

    Se pide calcular la matriz X en la siguiente ecuacin:

    AX2 + BX = 0

    Solucin.

    AX2 + BX = 0

    (AX + B)X = 0 X = 0

    AX + B = 0 A-1AX = A-1 (B) X = A-1 (B)

    Luego en el programa Geogebra vista CAS, se ingresa la matriz A y B, y

    calculamos la inversa de la matriz A se ingresa C:= inversa[A] y enter, se obtiene:

    2 1

    9 5C

    tambin calculamos la negacin de B, D:= B y se obtiene:

    1 1

    1 1D

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 20

  • Luego X:= C*D da como resultado:

    1 1

    4 4X

    Comprobacin

    AX2 + BX = 0

    E:= A*X2 + B*X y enter da como resultado

    0 0

    0 0E

    E J E R C I C I O S D E E C U A C I O N E S

    1.- Dadas las matrices:

    30

    12

    11

    =y

    315

    031

    102

    BA

    6214

    113

    319

    4

    1 que Comprueba a) 1A

    b) Halla una matriz, X, tal que AX = B.

    2.- Resuelve la ecuacin matricial 2A = AX + B, siendo:

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 21

  • 13

    21 y

    11

    01BA

    3. Resuelve razonadamente la siguiente ecuacin matricial.

    Solucin:

    Por tanto:

    4.- Despeja la matriz X de la ecuacin BXA y calclala siendo

    110

    321

    10

    21ByA

    0301

    1210

    1012

    1021

    01

    14X

    1313

    0211

    1012

    1021

    0301

    1210

    01

    14X

    :01

    14 de inversa la Calculamos

    A

    41

    10

    41

    10 1

    tAAdjAAdjA

    41

    10

    11 tAAdjA

    A

    XX

    410313

    1313

    1313

    0211

    41

    10

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 22

  • 5. Calcula la matriz A que cumple:

    35

    12

    24

    31A

    6. Halla la matriz A que verifica:

    28

    9

    51

    32A

    7. Obtener de forma razonada la matriz X que verifica CBXA 2 siendo

    213

    72,

    11

    43,

    05

    12CBA .

    8. Se Consideran las matrices

    516

    204,

    13

    12BA

    a) Despeja X de la ecuacin matricial BXA 2

    b) Calcula X.

    9. Sean las matrices

    21

    01,

    01

    12BA

    a)Calcula IBA 321

    b) Determine la matriz X para que IAAX

    10. Encuentra una matriz X que verifique IBXA siendo

    43

    21,

    01

    10BA

    11. Determina una matriz X de dimensin 2x2 tal que

    13

    01

    11

    102

    52

    31X

    BAX

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 23

  • SISTEMAS DE ECUACIONES

    Pasos Para el Icono VISTA:

    a) Icono VISTA

    b) x CAS

    c) En la vista CAS escribimos nuestro sistema.

    1

    d) Ingresemos nuestro sistema soluciones[,]

    de la siguiente forma: soluciones[{ecuacion1,ecuacion2},{x,y, etc}] y enter

    Ejemplo: resolver el siguiente sistema:

    2x-3y=7

    3x+y= 7

    soluciones[{2x-3y=7,-3x+y=-7},{x,y}] y enter

    La solucin es: (2 -1)

    Sistema 3x3

    En la vista CAS escribimos el siguiente sistema:

    1

    3 4

    3

    x y

    y z

    x z

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 24

  • soluciones[{x+y=1,3y+-z=-4,x+z=3},{x,y,z}] y enter.

    La solucin es: (2 -1 1)

    Matrices, Determinantes y Sistemas de Ecuaciones

    1.1 Problemas PAU (Prueba Admisin Universitaria)

    Junio 94:

    Un grupo de personas se rene para ir de excursin, juntndose un total de 20

    entre hombres, mujeres y nios. Contando hombres y mujeres juntos, su nmero

    resulta ser el triple del nmero de nios. Adems, si hubiera acudido una mujer

    ms, su nmero igualara al de hombres.

    a) Plantear un sistema para averiguar cuntos hombres, mujeres y nios han ido

    de excursin.

    b) Resolver el problema.

    Solucin:

    Apartado a:

    Si llamamos x, y, z, al nmero de hombres, mujeres y nios, respectivamente, que

    fueron de excursin, tendremos:

    xy

    zyx

    zyx

    1

    3

    20

    ; ordenamos:

    1

    03

    20

    yx

    zyx

    zyx

    Apartado b:

    Para estudiar la compatibilidad del sistema, escribimos la matriz en el programa

    Geogebra obteniendo los siguientes resultados:

    Luego, habrn asistido 8 hombres, 7 mujeres y 5 nios a la excursin.

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 25

  • Septiembre 94:

    Cierto estudiante obtuvo, en un control que constaba de 3 preguntas, una

    calificacin de 8 puntos. En la segunda pregunta sac dos puntos ms que en la

    primera y un punto menos que en la tercera.

    a) Plantear un sistema de ecuaciones para determinar la puntuacin obtenida en

    cada una de las preguntas.

    b) Resolver el sistema.

    Solucin:

    Apartado a:

    Si llamamos x, y, z, a la puntuacin obtenida en cada pregunta, respectivamente,

    tendremos:

    1

    2

    8

    zy

    xy

    zyx

    , ordenamos:

    1

    2

    8

    zy

    yx

    zyx

    Apartado b:

    Para estudiar la compatibilidad del sistema, escribimos la matriz en el programa

    Geogebra obteniendo los siguientes resultados:

    Luego, habr obtenido 1 punto en la primera pregunta, 3 en la segunda y 4 en la

    tercera.

    Junio 95:

    Un ama de casa adquiri en el mercado ciertas cantidades de patatas, manzanas

    y naranjas a un precio de 100, 120 y 150 ptas/kg., respectivamente. El importe

    total de la compra fueron 1.160 ptas. El peso total de la misma, 9 kg. Adems,

    compr 1 kg. mas de naranjas que de manzanas.

    a) Plantear un sistema para determinar la cantidad comprada de cada producto.

    b) Resolver el problema.

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 26

  • Solucin:

    Apartado a:

    Si llamamos x, y, z, al nmero de kg. comprados de patatas, manzanas y

    naranjas, respectivamente, tendremos:

    zy

    zyx

    zyx

    1

    9

    1160150120100

    simplificamos:

    1

    9

    116151210

    zy

    zyx

    zyx

    Apartado b)

    Para estudiar la compatibilidad del sistema, escribimos la matriz en el programa

    Geogebra obteniendo los siguientes resultados:

    Por tanto, habr comprado 2 kg. de patatas, 3 kg. de manzanas y 4 kg. de

    naranjas.

    Junio 96:

    En una confitera envasan los bombones en cajas de 250 gr., 500 gr. Y 1 kg.

    Cierto da se envasaron 60 cajas en total, habiendo 5 cajas ms de tamao

    pequeo (250 gr.) que de tamao mediano (500 gr.). Sabiendo que el precio del

    kg. de bombones es 4.000 ptas. y que el importe total de los bombones envasados

    asciende a 125.000 ptas:

    a) Plantear un sistema para determinar cuntas cajas se han envasado de cada

    tipo.

    b) Resolver el problema.

    Solucin:

    Apartado a:

    Tenemos que:

    - precio de la caja de 250 gr. = 1000 ptas.

    - precio de la caja de 500 gr. = 2000 ptas.

    - precio de la caja de 1 kg. = 4000 ptas.

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 27

  • Si llamamos x, y, z, al nmero de cajas envasadas de 250 gr. , 500 gr. y 1 kg.,

    respectivamente, tendremos:

    125000400020001000

    5

    60

    zyx

    yx

    zyx

    simplificamos:

    125421

    5

    60

    zyx

    yx

    zyx

    Apartado b:

    Para estudiar la compatibilidad del sistema, escribimos la matriz en el programa

    Geogebra obteniendo los siguientes resultados:

    Por tanto, se habrn envasado 25 cajas pequeas, 20 medianas y 15 grandes.

    Junio 96 (R):

    El precio de entrada a cierta exposicin es de 200 ptas. para los nios, 500 para

    los adultos y 250 para los jubilados. En una jornada concreta, la exposicin fue

    visitada por 200 personas en total, igualando el nmero de visitantes adultos al de

    nios y jubilados juntos. La recaudacin de dicho da ascendi a 73.500 ptas.

    a) Plantear un sistema de ecuaciones para averiguar cuntos nios, adultos y

    jubilados visitaron la exposicin ese da.

    b) Resolver el problema.

    Solucin:

    Apartado a:

    Si llamamos x, y, z, al nmero de nios, adultos y jubilados, respectivamente, que

    visitaron ese da la exposicin, tendremos:

    73500250500200

    200

    zyx

    zxy

    zyx

    simplificamos:

    7350255020

    0

    200

    zyx

    zyx

    zyx

    Apartado b:

    Para estudiar la compatibilidad del sistema, escribimos la matriz en el programa

    Geogebra obteniendo los siguientes resultados:

    Luego, a la exposicin, habrn acudido 30 nios, 100 adultos y 70 jubilados.

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 28

  • Septiembre 96:

    Dado el siguiente sistema de ecuaciones:

    112

    522

    6

    zyx

    zyx

    zyx

    a) Obtn su matriz de coeficientes.

    b) Calcula el determinante de la matriz anterior.

    c) Sin resolver el sistema, razonar si tendr solucin nica.

    Solucin:

    Apartado a:

    Su matriz de coeficientes ser: M =

    112

    221

    111

    Apartado b:

    El determinante de dicha matriz ser:

    112

    221

    111

    M = 2 1 + 4 + 4 + 2 1 = 6

    Apartado c:

    Para estudiar la compatibilidad del sistema, escribimos la matriz de los

    coeficientes M y la matriz ampliada con los trminos independientes Ma:

    M =

    112

    221

    111

    Ma =

    11112

    5221

    6111

    Como 06

    112

    221

    111

    M r(M) = r(Ma) = 3 S.C.D.

    Por lo que el sistema tendr una nica solucin.

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 29

  • Septiembre 97:

    La matriz de coeficientes asociada a cierto sistema de ecuaciones lineales es:

    A =

    5211

    0412

    2111

    a) Obtener las ecuaciones del sistema.

    b) Calcular el rango de la matriz formada por los coeficientes del sistema.

    c) Sin resolver el sistema, deducir razonadamente si admite soluciones y en qu

    nmero.

    Solucin:

    Apartado a:

    El sistema asociado a la matriz dada ser:

    52

    042

    2

    zyx

    zyx

    zyx

    El mismo sistema, expresado en forma matricial:

    5

    0

    2

    211

    412

    111

    z

    y

    x

    Apartado b:

    Para calcular el rango de la matriz de los coeficientes del sistema M, calculamos el

    valor de su determinante |M|:

    211

    412

    111

    M = 2 + 2 4 1 4 4 = 13 0

    Como que |M| ( 0, sabemos que r(M) = 3

    Para estudiar la compatibilidad del sistema, escribimos la matriz en el programa

    Geogebra obteniendo los siguientes resultados:

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 30

  • Junio 98:

    Una autoescuela tiene abiertas 3 sucursales en la ciudad. El nmero total de

    matriculados es 352, pero los matriculados en la tercera son slo una cuarta parte

    de los matriculados en la primera.

    Adems, la diferencia entre los matriculados en la primera y los matriculados en la

    segunda es inferior en dos unidades al doble de los matriculados en la tercera.

    a) Plantear un sistema de ecuaciones para averiguar el nmero de alumnos

    matriculados en cada sucursal.

    b) Resolverlo.

    Solucin:

    Apartado a:

    Si llamamos x, y, z, al nmero de alumnos matriculados en la primera, segunda y

    tercera sucursal, respectivamente, tendremos:

    zyx

    xz

    zyx

    22

    4

    352

    , ordenamos:

    22

    04

    352

    zyx

    zx

    zyx

    Apartado b:

    Para estudiar la compatibilidad del sistema, escribimos la matriz en el programa

    Geogebra obteniendo los siguientes resultados:

    Luego, habr 200 alumnos matriculados en la primera sucursal, 102 en la segunda

    y 50 en la tercera.

    Profesor: Gabriel Aravena C.

    Pagina 31