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Questão 41

ITA 2021
Matemática

(ITA - 2021 - 1ª FASE)

Sejam A e B matrizes quadradas de ordem ímpar. Suponha que A é simétrica e que B é antissimétrica. Considere as seguintes afirmações:

I. (A+B)^{2}=A^{2}+2AB+B^{2}.

II. A comuta com qualquer matriz simétrica.

III. B comuta com qualquer matriz antissimétrica.

IV. det (AB) = 0.

É(são) VERDADEIRA(S):

A

nenhuma

B

apenas I

C

apenas III.

D

apenas IV. 

E

apenas II e IV. 

Gabarito:

apenas IV. 



Resolução:

l. Falsa, o produto na verdade é igual a (A+B)^{2}=A^{2}+AB+BA+B^{2}., uma vez que AB;
eq;BA

Tomemos por exemplo uma matriz simétrica A=egin{bmatrix} 0 & 2&1 \ 2 &1 & 2\ -1& 2 &1 end{bmatrix} e uma matriz antisimetrica B=egin{bmatrix} 0 & -3&1 \ 3 &0 & 4\ -1& -4 &0 end{bmatrix} temos que AB=egin{bmatrix} 5 & -4&8 \ 1 &-14 & 6\ 5& -1 &7 end{bmatrix} e BA=egin{bmatrix} -7 & -1&-5 \ -4 &14 & 7\ -8& -6 &-9 end{bmatrix}

ll. Falso. Vamos utilizar um exemplo para provar.
Tomemos por exemplos as matrizes simétricas  A=egin{bmatrix} 0 & 2&1 \ 2 &1 & 2\ -1& 2 &1 end{bmatrix} e C=egin{bmatrix} 0 & -3&1 \-3 &2 & 7\ -1& 7 &2 end{bmatrix}, , então  AC=egin{bmatrix} -7 & 11&16 \-5 &10 & 13\ -7& 14 &15 end{bmatrix} e CA=egin{bmatrix} -7 & -1&-5 \-3 &10 & 8\ 12& 9 &15 end{bmatrix}, logo AC;
eq;CA

 

lll.Falso. Vamos provar utilizando um contra exemplo, considere as duas matrizes antisimetricas:

B=egin{bmatrix} 0 & -3&1 \ 3 &0 & 4\ -1& -4 &0 end{bmatrix} e D=egin{bmatrix} 0 & -6&-2 \ 6 &0 & 3\ 2& -3 &0 end{bmatrix}, então, 
BD=egin{bmatrix} -16 & 3&-9 \ 8 &-6 & -6\ -24& 6 &-10 end{bmatrix} e DB=egin{bmatrix} -16 & 8&-24 \ -3 &-30 & 6\ 9& -6 &14 end{bmatrix}, logo BD;
eq;DB

 

lV. Se considerarmos A e B de ordens iguais, para que a multiplicação seja possível, a afirmação está correta.

Veja que B é antissimétrica de ordem ímpar. Assim, Bt = -B.

Dessa forma, sabendo que det(B) = det(Bt).

Teremos: det(B) = (-1)(2k+1)det(B), com k inteiro.

Logo, det(B) = -det(B). Inferi-se que det(B) = 0.

Dessa forma, det(AB) = 0.

 

 

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