Enunciado
Álgebra Linear e Geometria Analítica - Álgebra Linear - 3ª Edição - J. L. Boldrini- Ed: 3º - Capítulo 3.10 - Ex. 20
Agora prove a propriedade , usando o exercício anterior.
Passo 1
Primeiramente devemos nos lembrar qual é a propriedade Para facilitar sua vida, vou transcrevê-la abaixo:
O posto de uma matriz (quadrada ou não) é dado pela maior ordem possível das submatrizes quadradas de , com determinantes diferentes de zero.
Passo 2
É muito importante, nesse ponto, entender corretamente como se forma uma submatriz. Para que você forme uma submatriz quadrada de ordem, digamos, , você deve escolher linhas e colunas da matriz em análise e identificar os elementos. Seja a matriz abaixo:
Então, por exemplo, se quiséssemos a submatriz da matriz acima correspondente às linhas e colunas , obteríamos:
Passo 3
Supondo então que você entendeu o que é e como se obtém uma submatriz, vamos à resolução.
Suponha que você possui uma matriz , com podendo ser diferente de .
Se e a maior submatriz com determinante não nulo for de ordem , o resultado segue diretamente da questão anterior.
Sem perda de generalidade, suponha . Nesse caso, a maior submatriz quadrada possui ordem . Suponha que o determinante de CADA submatriz quadrada de ordem é nulo. Então podemos zerar pelo menos uma linha de cada uma delas, ou seja, ao escolhermos uma qualquer, conseguimos zerar n elementos de uma dada linha, restando elementos para zerar. Para concluir isso é fácil, basta escolher mais submatrizes até que se consiga zerar todos os elementos dessa linha. Note que isso é sempre possível, pois qualquer submatriz de ordem que escolhermos possuirá determinante nulo e, da questão anterior, linhas linearmente dependentes.
Passo 4
Agora devemos continuar nossa investigação para . Se cada submatriz de ordem possuir determinante nulo, podemos repetir o processo anterior e zerar mais uma linha da matriz. Podemos deixar de fora a linha que já é zero, pois não temos mais interesse nela.
E assim você deve proceder até que encontre uma ordem de submatriz que possui pelo menos uma das submatrizes não singular. Nesse ponto, obviamente você deve parar o processo, não conseguindo zerar mais nenhuma linha da matriz.
A essa altura, você já zerou linhas da matriz, do que segue que o posto dela deve ser , isto é, a maior ordem de submatriz que apresenta ao menos um dos determinantes não nulos.
Resposta
Demonstração.