Exercícios Resolvidos de Matrizes Inversas

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Enunciado

Encontre a inversa da matriz abaixo, se existir:

A = 1 1 1 0 2 3 5 5 1

Passo 1

Mais uma bem legalzona pra gente se divertir !!

Bom galerinha, esse se existir é importante, porque uma matriz só tem inversa quando seu determinante é diferente de zero !! Ou seja:

det ⁡ A ≠ 0

Para calcular o determinante nós vamos colocar as colunas 1 e 2 ao lado da matriz, desse jeito:

1 1 1 0 2 3 5 5 1 1 1 0 2 5 5

Depois nós vamos traçar linhas, da seguinte forma:

A multiplicação dos números ao longo das linhas vermelhas será positiva, enquanto as azuis negativas ! E para achar o determinante é só somar tudo:

det ⁡ A = 1 × 2 × 1 + 1 × 3 × 5 + 1 × 0 × 5 - 1 × 2 × 5 - 1 × 3 × 5 - 1 × 0 × 1

det ⁡ A = 2 + 15 + 0 - 10 - 15 - 0

det ⁡ A = - 8

Então, existe uma matriz inversa !!

Passo 2

Já vimos que a matriz inversa pode ser calculada colcando A     |     I e quando transformamos A em identidade acharemos I       A - 1 ] , certo?

Então:

A     |     I = 1 1 1 0 2 3 5 5 1     |     1 0 0 0 1 0 0 0 1

Para transformar A em sua forma reduzida, vamos começar zerando esse 5 que está ali na primeira coluna:

L 3 = L 3 - 5 L 1

Então:

1 1 1 0 2 3 5 - 5 × 1 5 - 5 × 1 1 - 5 × 1     |     1 0 0 0 1 0 0 - 5 × 1 0 - 5 × 0 1 - 5 × 0 = 1 1 1 0 2 3 0 0 - 4     |     1 0 0 0 1 0 - 5 0 1

Agora, precisamos transformar este 2 em pivô, ou seja, em 1 :

L 2 = L 2 2

Então:

1 1 1 0 2 2 2 3 2 0 0 - 4     |     1 0 0 0 2 1 2 0 2 - 5 0 1 = 1 1 1 0 1 3 2 0 0 - 4     |     1 0 0 0 1 2 0 - 5 0 1

Na coluna 2 ainda temos que transformar o 1 em zero:

L 1 = L 1 - L 2

Então:

1 - 0 1 - 1 1 - 1,5 0 1 1,5 0 0 - 4     |     1 - 0 0 - 0,5 0 - 0 0 0,5 0 - 5 0 1 = 1 0 - 0,5 0 1 1,5 0 0 - 4     |     1 - 0,5 0 0 0,5 0 - 5 0 1

Agora, precisamos fazer aparecer o pivô da terceira coluna:

L 3 = - L 3 4

Então:

1 0 - 0,5 0 1 1,5 - 0 4 - 0 4 - - 4 4     |     1 - 0,5 0 0 0,5 0 - - 5 4 - 0 4 - 1 4 = 1 0 - 0,5 0 1 1,5 0 0 1     |     1 - 0,5 0 0 0,5 0 1,25 0 - 0,25

E para finalizar daremos um jeitinho de zerar - 0,5 e 1,5 :

L 1 = L 1 + 0,5 L 3

L 1 = L 1 - 1,5 L 3

Então:

1 + 0,5 × 0 0 + 0,5 × 0 - 0,5 + 0,5 × 1 0 - 1,5 × 0 1 - 1,5 × 0 1,5 - 1,5 × 1 0 0 1     |     1 + 0,5 × 1,25 - 0,5 + 0,5 × 0 0 + 0,5 × - 0,25 0 - 1,5 × 1,25 0,5 - 1,5 × 0 0 - 1,5 × - 0,25 1,25 0 - 0,25 = 1 0 0 0 1 0 0 0 1     |     1 , 625 - 0,5 - 0,125 - 1,875 0,5 0 , 375 1,25 0 - 0,25

Quando nós chegamos neste ponto o que obtemos é:

I     |     A - 1 = 1 0 0 0 1 0 0 0 1     |     1,625 - 0,5 - 0,125 - 1,875 0,5 0,375 1,25 0 - 0,25

Sendo assim,

A - 1 = 1,625 - 0,5 - 0,125 - 1,875 0,5 0,375 1,25 0 - 0,25

Shoow de bolinhas !!

Resposta

A - 1 = 1,625 - 0,5 - 0,125 - 1,875 0,5 0,375 1,25 0 - 0,25