Enunciado

Determinar m   ∈   R de modo que o sistema abaixo seja de Cramer e, a seguir, resolvê-lo:

x - y + z = 2 x + 2 z = 1 x + 2 y + m z = 0

Passo 1

Vamos identificar quem serão as matrizes do sistema

A X = B

A = 1 - 1 1 1 0 2 1 2 m ,       X = x y z     e   B = 2 1 0    

Temos que recordar o que significa um sistema ser de Cramer:

  • O número de equações é igual ao número de incógnitas.
  • O determinante da matriz dos coeficientes é diferente de zero ( d e t ( A ) ≠ 0 ).

Vamos analisar se os tópicos são satisfeitos e resolver o sistema.

Passo 2

Note que temos 3 equações e 3 incógnitas, então o primeiro tópico foi satisfeito.

Agora vamos verificar o segundo tópico e, para isso, vamos calcular o determinante da matriz dos coeficientes A .

d e t 1 - 1 1 1 0 2 1 2 m = 1 0 . m - 2.2 - - 1 1 . m - 1 . 2 + 1 1 . 2 - 1 . 0 = - 4 + m - 2 + 2 = m - 4

Então, o item dois ocorrerá desde que o valor de m seja tal que d e t ( A ) seja diferente de zero:

d e t ( A )   ≠   0   ⇒   m   ≠   4 .

Passo 3

Agora encontraremos a solução do sistema pela Regra de Cramer.

Vamos considerar a matriz completa como M :

M = 1 - 1 1 2 1 0 2 1 1 2 m 0

Para isso, encontraremos as matrizes A x , A y e A z , e seus respectivos determinantes, da seguinte forma:

A x é a matriz A quando se troca sua coluna 1 pela última coluna da matriz M :

A x = 2 - 1 1 1 0 2 0 2 m

Calculando o seu determinante,

det ⁡ A x = 2 + m - 8 = m - 6

Da mesma forma, A y é a matriz A   quando se troca sua coluna 2 pela última coluna da matriz M :

A y = 1 2 1 1 1 2 1 0 m

Seu determinante será,

det ⁡ A y = m + 4 - 1 - 2 m = 3 - m

Por último, A z é a matriz A quando se troca sua coluna 3 pela última coluna da matriz M :

A z = 1 - 1 2 1 0 1 1 2 0

Calculando o determinante,

det ⁡ A z =   - 1 + 4 - 2 = 1

Agora podemos encontrar os valores de x , y , z :

x   =   d e t ( A x ) / d e t ( A )   =   ( m   -   6 ) / ( m   -   4 )

y   =   d e t ( A y ) / d e t ( A )   =   ( 3   -   m ) / ( m   -   4 )

z   =   d e t ( A z ) / d e t ( A )   =   1 / ( m   -   4 )

Resposta

x   =   ( m   -   6 ) / ( m   -   4 )

y   = ( 3   -   m ) / ( m   -   4 )

z   =   1 / ( m   -   4 )

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