PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 13 (Matemática) do ITA 2018
Texto-base das questões 01 a 20 · Matemática
| \mathbb{R} | : conjunto dos números reais |
|---|---|
| \mathbb{N} | : conjunto dos números naturais |
| \mathbb{C} | : conjunto dos números complexos |
| i | : unidade imaginária: i^2 = -1 |
| \vert z \vert | : módulo do número z \in \mathbb{C} |
| \det A | : determinante da matriz A |
| \mathrm{d}(A, B) | : distância do ponto A ao ponto B |
| \mathrm{d}(P, r) | : distância do ponto P à reta r |
| \overline{AB} | : segmento de extremidades nos pontos A e B |
| \hat{A} | : medida do ângulo do vértice A |
| [a, b] | = \{x \in \mathbb{R} : a \le x \le b\} |
| [a, b[ | = \{x \in \mathbb{R} : a \le x < b\} |
| ]a, b] | = \{x \in \mathbb{R} : a < x \le b\} |
| ]a, b[ | = \{x \in \mathbb{R} : a < x < b\} |
| (f \circ g)(x) | = f(g(x)) |
| X \setminus Y | = \{x \in X \text{ e } x \notin Y\} |
| \displaystyle\sum_{k=0}^{n} a_k | = a_0 + a_1 + a_2 + \cdots + a_n, sendo n inteiro não negativo |
Observação: Os sistemas de coordenadas considerados são os cartesianos retangulares.
Sejam A e B matrizes quadradas n \times n tais que A + B = A \cdot B e I_n a matriz identidade n \times n. Das afirmações:
I. I_n - B é inversível;
II. I_n - A é inversível;
III. A \cdot B = B \cdot A.
é (são) verdadeira(s)
- ASomente I.
- BSomente II.
- CSomente III.
- DSomente I e II.
- ETodas.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada
A ideia é fatorar a condição A+B=AB como um produto de matrizes que dá a identidade.
Passando tudo para um lado: AB - A - B = 0. Somando I_n aos dois lados:
AB - A - B + I_n = I_n
O lado esquerdo fatora-se assim:
(A - I_n)(B - I_n) = AB - A - B + I_n = I_n
- Como (A-I_n)(B-I_n)=I_n, a matriz A-I_n tem inversa B-I_n (para matrizes quadradas, uma inversa à direita já é inversa dos dois lados).
- Logo B-I_n também é inversível, e a inversa dela é A-I_n. Então (B-I_n)(A-I_n)=I_n também vale.
- Multiplicar uma matriz por -1 não muda a inversibilidade, então I_n-B=-(B-I_n) e I_n-A=-(A-I_n) são inversíveis. Assim I e II são verdadeiras.
- Do item 2: (B-I_n)(A-I_n)=BA-B-A+I_n=I_n, ou seja, BA=A+B. Como AB=A+B também, temos AB=BA. Assim III é verdadeira.
As três afirmações são verdadeiras.
Alternativa E.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AIgnora que A-I_n também é inversível e que AB=BA; as três valem.
- BEsquece que I_n-B também é inversível, pela mesma fatoração.
- CA comutatividade é verdadeira, mas I e II também são.
- DDeixa de fora III, que decorre de (B-I_n)(A-I_n)=I_n.
Assunto: Matrizes e determinantes.
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Fonte: ITA 2018 · Matemática. Prova oficial ↗