EJEMPLOS Y EJERCICOS DE MATRIZ INVERSA

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MATRICES INVERSAS En la teoría de matrices solamente ciertas clases de matrices cuadradas tienen inverso multiplicativos a diferencia de algebra común donde cada número real a diferente de cero tiene su inverso multiplicativo b. Matriz identidad La matriz identidad tiene 1 en la diagonal principal y 0 en las otras posiciones. Ejemplos de matrices identidad de diferentes ordenes.

1 I2 =  0

1 I3 =  0  0

0 1 

0 1 0

1 0 I4 =  0  0

0 0   1

Matriz transpuesta

0 1 0 0

0 0 1 0

0 0  0  1

Es la matriz que obtenemos de cambiar las filas por las columnas. La transpuesta de representamos por AT .

A la

Ejemplo :

Matriz Adjunta Definición: Si A es una matriz cuadrada n x n y B es la matriz de sus cofactores, entonces la Adjunta de A , denotada por adjA que es la transpuesta de la matriz B cuadrada n x n .

 A11 A  12  . adjA = B T =   .  .   A1n

Ejemplo I: Calcula la adjA

A21

...

A22 .

...

. . A2 n

...

An1  An 2  .   .  .   Ann 


1 A= 4

3 2 

Primero calculamos TODOS los cofactores de la matriz A.

A11 = 2 A21 = −3

A12 = −4 A22 = 1

Segundo con las respuestas formo la matriz B y luego obtengo

2 B = − 3

− 4 1  

2 BT =  − 4

B T que es la adjA .

− 3 = adjA 1 

Ejemplo II: Calcula la adjA

1 A = 5 3 

−2 −1 4

3  2    − 3

Solución Primero calculamos TODOS los cofactores de la matriz A.

−1 2  A11 = (−1)1+1   = −5  4 − 3 5 −1 A13 = ( −1)1+3   = 17 3 4  − 2 A21 = ( −1) 2+1  4 1 A23 = ( −1) 2 +3  3

5 A12 = ( −1)1+2  3

3  = −6 − 3 

1 A22 = ( −1) 2 +2  3

− 2 =2 4  

− 2 3 A31 = (−1) 3+1   =1  −1 2 1 − 2 A33 = ( −1) 3+3   =9 5 −1 

21 −12 13

17  2  9 

3  = −12 − 3 

1 A32 = ( −1) 3+2  5

Segundo con las respuestas formo la matriz B y luego obtengo

− 5 B = − 6  1

2  = 21 − 3 

B

T

− 5 =  21  17

−6

3 = 13 2 

B T que es la adjA .

1 −12 13  = adjA 2 9 


EJERCICIOS I Calcular adj A de las siguientes matices.

− 2 1

1) A = 

3  − 5 

1 2

2) A = 

− 2  4) A =  5  1

3 4

6 A = 2  1

3  5   − 3 

5 4 2

3

1  − 3  6  

− 3 4  

1  5) A = 5  9

3 2

3) A = 

3 2 −6

4 5 

− 4 −1   8  

6)

Definición de inversa de una matriz: Si A es una matriz cuadrada de orden n. Si existe una matriz B tal que AB = In = BA entonces B se llama inversa de A y se denota con

A −1 . (Se lee “A inversa”)

Si a es una matriz cuadrada tiene una inversa y decimos que A es invertible. Si A no es una matriz cuadrada no es posible invertirla. Ejemplo:

Inversa de una matriz 2 x 2 Método I: TEOREMA:

a A =  11 a 21

a12  a 22 

Si el determinante de A no es cero el inverso multiplicativo de A es:

A −1 =

Ejemplo: encontrar

1 A

 a 22 − a  21

A −1

− a12  a11 


3 A = 1

5 4 

Primero encuentro el determinante de A: A = ( 3)( 4 ) −(5 )(1) = (12 ) −( 5) = 7

Segundo calculo la adj A Cofactores de A

3 A = 1

A11 = 4 A21 = −5

5 4 

A12 = −1 A22 = 3

Tercero con las respuestas formo la matriz B y luego obtengo

−1 3 

4 B = − 5

 4 − 5 BT =   = adjA −1 3 

Cuarto aplicas el teorema

A −1 =

1 A

 A11 − A  12

− A21  A22 

 4 4 − 5   7 1 A −1 =  = 7  − 1 3   − 1  7

− 5 7  3   7 

Comprobamos la respuesta:

AA −1 = I 2 = A −1 A

 4 3 5   7 1 4  1   −  7

B T que es la adjA .

− 5 7  = 1 0  3  0 1  7 


15 15 0 4  1  12 5 7  5 3 a11 = ( 3)   + ( 5)  −  = − = = 1 a12 = ( 3)  −  + ( 5)   = − + = =0 7 7 7 7  7 7 7 7  7 7 − 5 12 7  5 3 a 22 = (1)  −  + ( 4)   = − + = =1 4  1 4 4 0 a 21 = (1)   + ( 4)  −  = − = = 0 7 7 7  7 7 7 7 7 7 7    

EJERCICIOS Utiliza el método de determinantes para hallar la inversa de las siguientes matrices. 1

− 2

5

1)   − 2 3 2 − 4 

2)  − 3

− 3 − 6 

− 6

−12 6  

5)  3

Calcula la

−1 4 

8

2

3)  7 

3 9 

4)

1

6)   3 4

A −1 1 A = 5 3 

−2 −1 4

3  2    − 3

Solución Primero calculamos la determinante de A

1 A = 5  3

−2 −1 4

3  2   − 3 

−1 2  5 A = (1)  − ( − 2)    4 − 3 3

= −5 + 42 + 66 = 103

2  5 + ( 3)   − 3 2

−1 = ( 3 − 8) + 2( −15 − 6 ) + 3( 20 + 2 ) = 4 

Segundo calculamos TODOS los cofactores de la matriz A.

−1 2  A11 = (−1)1+1   = −5  4 − 3 5 −1 A13 = ( −1)1+3   = 17 3 4 

5 A12 = ( −1)1+2  3

2  = 21 − 3 


− 2 A21 = ( −1) 2+1  4 1 A23 = ( −1) 2 +3  3

3  = −6 − 3 

1 A22 = ( −1) 2 +2  3

− 2 =2 4  

3  = −12 − 3 

− 2 3 A31 = (−1) 3+1   =1  −1 2 1 − 2 A33 = ( −1) 3+3   =9 5 −1 

1 A32 = ( −1) 3+2  5

Tercero con las respuestas formo la matriz B y luego obtengo

B T que es la adjA .

− 5 B = − 6  1

21 −12 13

− 5 BT =   21  17

17  2  9 

3 = 13 2 

−6 1 −12 13  = adjA 2 9 

Cuarto encuentro la inversa de la matriz A así:

A

−1

 A11 1  = A12 A  A13

A21 A22 A23

A31  − 5 − 6 1  1   A32  = 21 − 12 13 103   17 A33  2 9  EJERCICIOS

Utiliza el método de determinantes para hallar la inversa de las siguientes matrices. 1  1) 1  0 −3 2   −1 2  5) 4  6

0 1 5 4 7

−1  2)  1  2

0 1  0 

1

8 6  4 

−2 −4 5

1  3   −3 

1  6) 3  1

2 4 0

−1  2   − 2 

2 0 1

1  2  −1 

1  3)  2  −1

2 3 −1

−5 −8  4) 5  


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