problemas resueltos listo

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19. Demuestre que Q= ( 2 3 1 3 2 3 1 3 2 3 2 3 1 3 2 3 1 3 ) es una matriz ortogonal. Solución: Si Qes ortogonal →QQ t =Q t Q=I ( 2 3 1 3 2 3 1 3 2 3 2 3 1 3 2 3 1 3 )( 2 3 1 3 2 3 1 3 2 3 2 3 1 3 2 3 1 3 ) t =I ( 2 3 1 3 2 3 1 3 2 3 2 3 1 3 2 3 1 3 )( 2 3 1 3 1 3 1 3 2 3 2 3 2 3 2 3 1 3 ) =I ( 1 0 2 9 0 1 1 9 2 9 1 9 2 3 ) ≠ I → A no esuna matriz ortogonal 20. Demuestre que si PyQson matrices ortogonales de nxn, entonces PQ es ortogonal. Solución: Si P es ortogonal entonces PP t =P t P=I

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Page 1: Problemas Resueltos Listo

19. Demuestre que Q=(23

13

23

13

23

−23

−13

23

13

) es una matriz ortogonal.

Solución:

Si Qes ortogonal →QQt=QtQ=I

(23

13

23

13

23

−23

−13

23

13

)(23

13

23

13

23

−23

−13

23

13

)t

=I

(23

13

23

13

23

−23

−13

23

13

)(23

13

−13

13

23

23

23

−23

13

)=I ( 1 0

29

0 119

29

19

23)≠ I→A noesunamatriz ortogonal

20. Demuestre que si P yQson matrices ortogonales de nxn, entonces PQ es ortogonal.

Solución:

Si P es ortogonal entonces P Pt=P tP=I

Si Q es ortogonal entonces QQt=QtQ=I

Por demostrar que PQ (PQ)t=(PQ )t PQ=I

De (PQ )t PQ=I

Qt Pt PQ=I , ademá s Pt P=I →Qt IQ=I

Finalmente QtQ=I

Page 2: Problemas Resueltos Listo

21. Verifique el resultado del problema 20 con

P=(1

√2−1√2

1√2

1√2

) y Q=(13

−√83

√83

13

)Solución:

Se debe verificar P Pt=P tP=I

→(1

√2−1√2

1√2

1√2

)(1

√2−1√2

1√2

1√2

)t

=(1

√2−1√2

1√2

1√2

)t

(1

√2−1√2

1√2

1√2

)=I(1

√2−1√2

1√2

1√2

)(1

√21

√2−1√2

1√2

)=(1

√21

√2−1√2

1√2

)(1

√2−1√2

1√2

1√2

)=I (1 00 1)=(1 0

0 1)=ITambién QQt=QtQ=I

→( 13 −√83

√83

13

)( 13 −√83

√83

13

)t

=( 13 −√83

√83

13

)t

( 13 −√83

√83

13

)=I ( 13 −√8

3√83

13

)( 13

√83

−√83

13

)=( 13

√83

−√83

13

)( 13 −√83

√83

13

)=I (1 0

0 1)=(1 00 1)=I

Por demostrar PQ (PQ )t=(PQ )tPQ=I

[( 1√2 −1√2

1

√21

√2)( 13 −√8

3√83

13

)][( 1√2 −1√2

1

√21

√2)( 13 −√8

3√83

13

)]t

=I

Page 3: Problemas Resueltos Listo

[( 1−√83√2

−1−√83√2

53√2

1−√83√2

)][( 1−√83√2

−1−√83√2

53√2

1−√83√2

)]t

=I

(1−√83√2

−1−√83√2

53√2

1−√83√2

)(1−√83√2

53√2

−1−√83√2

1−√83√2

)=I (1 0

0 1)=I

22. Demuestre que si Q es una matriz ortogonal simétrica, entonces Q2=I .

Solución:

Si Q es ortogonal →QQt=QtQ=I

Si Q es simétrica →Q=Qt

Como QQt=QtQ=I reemplazoQ=Qt

QQ=QQ=I→Q2=I

23. Demuestre que si Q es una matriz ortogonal, entonces det (Q )=±1 .

Solución:

Si Q es una matriz ortogonal →QQt=QtQ=I

det (QQ t )=det (QtQ )=I ,

Q2=I →Q=±1

24. Demuestre que para cualquier número real t , la matriz A=( sin t cos tcos t −sin t) es ortogonal.

Solución:

Si A es ortogonal entonces: A At=At A=I

→( sin t cos tcos t −sin t)( sin t cos t

cos t −sin t)t

=( sin t cos tcos t −sin t)

t

(sin t cos tcos t −sin t)=I

( sin t cos tcos t −sin t)( sin t cos t

cos t −sin t)=(sin t cos tcos t −sin t )(sin t cos t

cos t −sin t )=I

Page 4: Problemas Resueltos Listo

(1 00 1)=I