Software Libre para la Enseñanza y el Aprendizaje de las Matemáticas (2010-11) Software Libre para la Enseñanza y el Aprendizaje de las Matemáticas (2010-11)

En esta sección se encuentran problemas de selectividad de Matemáticas resueltos con sistemas de software libre. Los enunciados de los problemas se encuentran en

• Colección de Eduardo Ramos.
• Estrategias y modelos de exámenes de Matemáticas.
• Ejercicios resueltos de selectividad. Matemáticas II

Enunciado

Se consideran las matrices A y B (dadas a continuación), donde t es un número real.

a) Encontrar los valores de t para los que AB es invertible.

b) Encontrar los valores de t para los que BA es invertible.

c) Dados a y b, números reales cualesquiera ¿Puede ser el AX=C compatible determinado? (X,C dadas a continuación).

(%i1) A: matrix(

[1,2,t], 
[1,-1,-1]

);

(%o1) matrix([1,2,t],[1,-1,-1]) (%i2) B: matrix(

[1,3], 
[t,0], 
[0,2]

);

(%o2) matrix([1,3],[t,0],[0,2])

(%i3) X: matrix(

[x], 
[y], 
[z]

); (%o3) matrix([x],[y],[z])

(%i4) C: matrix(

[a], 
[b]

); (%o4) matrix([a],[b])

Solución

a)Encontrar los valores de t para los que AB es invertible.

Para que una matriz sea invertible su derteminante tiene que ser distinto de 0. A continuación calcularemos el producto AB.

(%i5) A.B;

(%o5) matrix([2*t+1,2*t+3],[1-t,1])

(%i6) determinant(%);

(%o6) -(1-t)*(2*t+3)+2*t+1

(%i7)ratsimp(%);

(%o7) 2*t^2+3*t-2

Para los valores de t que se anule el determinate de AB, la matriz no será invertible.

(%i8) solve([2*t^2+3*t-2], [t]);

(%o8) [t=-2,t=1/2]

Luego si t es distinto de -2 o 1/2 la matriz es ivertible.

b) Encontrar los valores de t para los que BA es invertible.

(%i9) B.A;

(%o9) matrix([4,-1,t-3],[t,2*t,t^2],[2,-2,-2])

(%i10) determinant(%);

(%o10) 4*(2*t^2-4*t)-2*t^2-6*(t-3)*t-2*t

(%i11) ratsimp(%);

(%o11) 0

La matriz BA no es invertible pues el determinante se anula para todo valor de t. c) Dados a y b, números reales cualesquiera ¿Puede ser el AX=C compatible determinado?.

Para que el sistema sea compatible el rango de A debe ser 3, igual al número de incógnitas, lo que es claramente imposible pues A es una matriz de 2x3 y por lo tanto su rango no puede ser mayor que 2.

Enunciado

• [[Ejercicio 2: Halla, en función de a, el valor del determinante:

     <math>\left|\begin{array}{cccc}
             a & a & a & a \\
             2 & a & a & a \\
             3 & 2 & a & a \\
             4 & 3 & 2 & a
             \end{array}\right|</math> ]]