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Álgebra Linear NI

Seção 1.4 Exercícios

Exercícios Exercícios

1.

Sejam
\begin{equation*} A = \begin{bmatrix} 1 \amp 5 \amp 4\\ 3 \amp -2 \amp 1 \end{bmatrix}, ~ B = \begin{bmatrix} -1 \amp 0 \amp 3\\ 4 \amp 0 \amp 7 \end{bmatrix}, ~ C= \begin{bmatrix} -2 \\ 1 \\ 4 \end{bmatrix} ~ \mbox{e} ~ D= \begin{bmatrix} 2 \amp -3 \\ \end{bmatrix} \end{equation*}
Determine a ordem de cada uma das matrizes e quais somas e produtos podem ser efetuados entre duas matrizes distintas das que foram dadas acima. Nos casos em que tais operações forem possíveis, determine os seus resultados. Calcule a transposta de cada matriz acima.

2.

Verdadeiro ou Falso? No caso de ser verdadeiro provar a afirmativa e no caso de ser falso exibir um contra-exemplo.
  1. \(\displaystyle (-A)^t = -A^t\)
  2. \(\displaystyle (A+B)^t = B^t+A^t\)
  3. \(\displaystyle (AB)^t=A^tB^t\)
  4. Se \(AB=0\text{,}\) então \(A=0\) ou \(B=0\)
  5. \(\displaystyle (k_1A)(k_2B)=(k_1k_2)AB\)
  6. \(\displaystyle (-A)(-B)=-(AB)\)
  7. Se \(AB=0\text{,}\) então \(BA=0\)
  8. Se \(A^2=AA=0\text{,}\) então \(A=0\)
  9. Se for possível efetuar o produto \(AA\text{,}\) então \(A\) é uma matriz quadrada.

3.

Se
\begin{equation*} A= \begin{bmatrix} 1 \amp 2 \\ 3 \amp -1 \end{bmatrix} \quad \text{e}\quad B= \begin{bmatrix} 2 \amp 0 \\ 1 \amp 1 \end{bmatrix} \end{equation*}
calcule \(AB\) e \(B\text{.}\)

4.

Sejam
\begin{equation*} E_1 = \begin{bmatrix} 1 \amp 0 \amp 0 \end{bmatrix} \quad \text{e}\quad A= \begin{bmatrix} 1 \amp 0 \amp 3 \\ 2 \amp 1 \amp 2 \\ 3 \amp 2 \amp 1 \end{bmatrix} \end{equation*}
calcule \(E_1A\text{.}\)

5.

Sejam \(A\) uma matriz de ordem \(n\times n\) e \(E_i\) a n-úpla que possui todas as coordenadas nulas, com exceção da \(i\)-ésima, que é \(1\text{.}\) Mostre que \(E_iA=A_i\text{,}\) isto é, a \(i\)-ésima linha da matriz \(A\text{,}\) e que \(A^tE_i =A^i\text{,}\) isto é, a \(i\)-ésima coluna da matriz \(A\text{.}\)

6.

Seja
\begin{equation*} A= \begin{bmatrix} 0 \amp 1 \amp 1 \\ 0 \amp 0 \amp 1 \\ 0 \amp 0 \amp 0 \end{bmatrix} \end{equation*}
calcule \(A^2, A^3\text{.}\) Generalize para matrizes \(4\times 4.\)

7.

Se
\begin{equation*} A= \begin{bmatrix} 1 \amp \alpha \\ 0 \amp 1 \end{bmatrix} \end{equation*}
calcule \(A^2\) e \(A^3\) e, em geral calcule \(A^n\text{,}\) em que \(n\) é um inteiro positivo.

8.

Seja \(A=(a_{ij})_{n\times n}\) uma matriz quadrada de ordem \(n\text{.}\) Definimos o traço de \(A\text{,}\) e denotamos por \(Tr(A)\text{,}\) a soma das entradas da diagonal principal. Assim,
\begin{equation*} Tr(A)=\sum_{k=1}^{n}a_{kk}=a_{11}+a_{22}+a_{33}+a_{44}+...+a_{nn}. \end{equation*}
Considere, agora, as seguintes matrizes
\begin{equation*} A = \begin{bmatrix} 1 \amp -1 \amp -3 \\ 1 \amp 3 \amp -5 \\ 9 \amp -2 \amp 1 \end{bmatrix} \quad \text{e} \quad B = \begin{bmatrix} 0 \amp 1 \amp 1 \\ 1 \amp 0 \amp 1 \\ 0 \amp 1 \amp 0 \end{bmatrix} \end{equation*}
Calcule \(Tr(A)\text{,}\) \(Tr(B)\) e verifique que:
  1. \(Tr(A+B)=Tr(A)+Tr(B)\text{;}\)
  2. \(Tr(\lambda A)=\lambda Tr(A), \forall \lambda \in \mathbb{R}\text{;}\)
  3. \(Tr(AB)=Tr(BA)\text{;}\)
  4. \(Tr(A^t)=Tr(A)\text{;}\)
  5. \(Tr(AA^t)>0\) e \(Tr(BB^t)>0\text{.}\)
As propriedades de 1 a 4 valem pra qualquer par de matrizes e a 5 vale sempre que \(A\neq 0\text{.}\) Tente provar isso.