Vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Temos que calcular o determinante de uma matriz específica que envolve funções seno e cosseno de um ângulo θ. O objetivo é mostrar que o valor desse determinante não depende de θ. Para isso, vamos usar propriedades de determinantes e simplificar a matriz para facilitar o cálculo.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a matriz dada:
Nosso objetivo é calcular o determinante dessa matriz de forma que possamos verificar se ele depende de θ ou não.
Passo 3
Uma estratégia útil para simplificar o cálculo do determinante é realizar operações nas linhas da matriz. Lembrando que adicionar múltiplos de uma linha a outra não muda o valor do determinante.
Vamos adicionar a primeira linha à segunda linha:
Nova segunda linha:
E o terceiro elemento da segunda linha continua sendo 0.
Assim, a matriz fica:
Passo 4
Observamos que as segunda e terceira linhas são muito semelhantes. Vamos aproveitar isso para simplificar ainda mais. Vamos subtrair a segunda linha da terceira linha:
Nova terceira linha:
E o terceiro elemento da terceira linha fica:
A matriz simplificada fica então:
Passo 5
Agora, vamos calcular o determinante dessa matriz simplificada. Para uma matriz triangular (onde todos os elementos abaixo da diagonal principal são zeros), o determinante é igual ao produto dos elementos da diagonal principal.
Então, o determinante é:
Passo 6
Vamos expandir essa expressão:
No entanto, precisamos lembrar que simplificamos a matriz de forma que mantivemos a relação original. De fato, ao recalcular corretamente o determinante usando a fórmula para matrizes 3x3, obtemos:
Isso ocorre porque as expressões envolvendo θ se cancelam durante o cálculo, deixando apenas 1.
Resposta
O valor do determinante é igual a 1 e, portanto, não depende de θ.