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Questão 6

IME 2017
Matemática

(IME - 2017/2018 - 2ª FASE )

Seja a matriz A = egin{bmatrix} k & -3 \ 4& 2 end{bmatrix} , com k real.

 

Determine a faixa de valores de k para que exista uma matriz de números reais P tal que as condições abaixo sejam atendidas simultaneamente:

a) ATP + PA = I em que AT é a transposta da matriz A e I é a matriz identidade;

b) P seja simétrica

c) P11 > 0 , em que P11 é o elemento da linha 1 e coluna 1 de P 

d) |P| > 0, em que |P| é o determinante da matriz P

Gabarito:

Resolução:

RESPOSTA: A faixa de valores de k para que exista uma matriz de números reais P satisfazendo as condições dadas é ]-2,+infty [.

 

Solução:

Condição 2: Seja P = egin{bmatrix} a & c\ c & b end{bmatrix} . Teremos, A^{t}P + PA = egin{bmatrix} 2(ka + 4b) & -3a + (k + 2)b + 4c)\ -3a + (k + 2)b + 4c) & 2(-3b + 2c) end{bmatrix}

condição 1: Sabendo que A^{t}P + PA = I podemos montar um sistema, feito isso, será possível observar que a = ( k + 16)/2(k + 2)(K + 6).

condição 3: p11 > 0 , logo, a > 0, assim temos que -16 < k < -6 ou k > -2 .

condição 4: |P| > 0. Fazendo o determinante da matriz P obteremos (K + 6)(k² + 4k + 53) > 0.  k > -6 , k > -2 , ou seja, k in ( -2 , +infty).

 

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