Quais os postos das matrizes associadas? Existe grau de liberdade? Se possível, apresente a solução.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada nesse sistema de equações que você enviou. A gente vai trabalhar com matrizes e determinar os postos delas. Além disso, vamos ver se existe algum grau de liberdade na solução e, se der, apresentar a solução completa. Para isso, vamos precisar usar conceitos de álgebra linear, como matrizes, escalonamento e análise de rank.
Passo 2
Primeiro, vamos montar as matrizes associadas ao sistema. A matriz dos coeficientes é aquela que contém só os números que estão na frente das variáveis nas equações. Já a matriz ampliada inclui também os termos constantes das equações.
Matriz dos coeficientes:
Matriz ampliada:
Passo 3
Agora, vamos determinar o posto dessas matrizes. O posto de uma matriz é o número máximo de linhas ou colunas linearmente independentes. Para achar isso, vamos escalonar as matrizes para trazer elas para a forma escalonada reduzida.
Vamos começar com a matriz dos coeficientes :
Subtraindo a primeira linha da segunda para eliminar o primeiro elemento da segunda linha:
Como temos duas linhas não nulas, o posto da matriz é 2.
Passo 4
Vamos fazer o mesmo para a matriz ampliada :
Subtraindo a primeira linha da segunda:
Aqui também temos duas linhas não nulas, então o posto da matriz ampliada também é 2.
Passo 5
Agora, vamos verificar se existe grau de liberdade. Isso depende da diferença entre o número de variáveis e o posto da matriz dos coeficientes. Aqui, temos 4 variáveis () e o posto é 2.
Grau de liberdade = número de variáveis - posto = 4 - 2 = 2
Então, sim, existem dois graus de liberdade na solução.
Passo 6
Vamos encontrar a solução geral do sistema. Como temos dois graus de liberdade, podemos expressar duas variáveis em termos das outras duas. Vamos resolver o sistema escalonado:
Das equações escalonadas:
Vamos resolver a segunda equação para :
Agora, substituímos na primeira equação:
Resposta
O posto da matriz dos coeficientes é 2 e o posto da matriz ampliada também é 2. Como há dois graus de liberdade, a solução geral do sistema é: