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Ejercicio 1: Reserva 4 de 2024

Se consideran las matrices 𝐴=(0110),𝐵=(3220)y𝐶=(1011).

  1. Determine las matrices 𝑋 e 𝑌 que satisfacen simultáneamente las ecuaciones 2𝑋𝑌=4𝐴,𝑋+𝑌=𝐵.
  2. Calcule la matriz 𝐶2024.
  3. Si 𝐷 es una matriz de dimensión 2 ×3, razone si las siguientes operaciones se pueden realizar y, en aquellos casos en los que sea posible, indique la dimensión de la matriz resultante: 𝐴𝑡𝐵+𝐷𝐷𝑡,𝐷𝐵𝑡+𝐴,𝐷𝑡𝐴𝑡+𝐷.

Resolución
  1. Resolvemos el sistema por sustitución. Despejando en la segunda ecuación, 𝑋+𝑌=𝐵𝑌=𝐵𝑋. Sustituyendo y despejando en la primera ecuación, obtenemos que: 2𝑋(𝐵𝑋)=4𝐴3𝑋=4𝐴+𝐵𝑋=13(4𝐴+𝐵)=13[(0440)+(3220)]=13(3660)=(1220). Sustituyendo en la primera ecuación, obtenemos que: 𝑌=𝐵𝑋=(3220)(1220)=(2000).
  2. Calculamos las primeras potencias de 𝐶. 𝐶2=𝐶𝐶=(1011)(1011)=(1021),𝐶3=𝐶2𝐶=(1021)(1011)=(1031),𝐶4=𝐶3𝐶=(1031)(1011)=(1041). Por tanto, 𝐶2024=(1020241).
    • 𝐴𝑡 y 𝐵 son matrices cuadradas de orden 2, así que se pueden multiplicar y 𝐴𝑡𝐵 es también una matriz cuadrada de orden 2. Por otro lado, como 𝐷 es de dimensión 2 ×3 y 𝐷𝑡 es 3 ×2, se pueden multiplicar y 𝐷𝐷𝑡 es una matriz cuadrada de orden 2. Por tanto, la suma se puede realizar y da como resultado una matriz cuadrada de orden 2.
    • 𝐷 es de dimensión 2 ×3 y 𝐵 es 2 ×2, así que el producto no se puede realizar.
    • 𝐷𝑡 es dimensión 3 ×2 y 𝐴𝑡 es 2 ×2, así que se pueden multiplicar y 𝐷𝑡𝐴𝑡 tiene dimensión 3 ×2. Como 𝐷 es de dimensión 2 ×3, la suma no se puede realizar.

Ejercicio 1: Reserva 1 de 2022

Considere la matriz 𝐴=⎜ ⎜ ⎜23𝑎11𝑎𝑎+113𝑎⎟ ⎟ ⎟, donde 𝑎 es un número real. Determine de manera justificada:

  1. Los valores de 𝑎 para los que la matriz 𝐴 tiene inversa.
  2. Las matrices 𝐴2, 𝐴3 y 𝐴2022 para 𝑎 =4.
  3. La matriz 𝑋 que verifica que 𝑋𝐴 =𝐼3 para 𝑎 =3.

Resolución
  1. Calculamos en primer lugar el determinante de la matriz 𝐴. |𝐴|=23𝑎11𝑎𝑎+113𝑎=2𝑎23(𝑎+1)3(𝑎+1)+𝑎(𝑎+1)+3𝑎+6(𝑎+1)=𝑎2+4𝑎. La inversa de 𝐴 existe si y solo si su determinante es no nulo. |𝐴|=0𝑎2+4𝑎=0𝑎(𝑎+4)=0{𝑎=0,𝑎+4=0𝑎=4. Por tanto, la matriz 𝐴 tiene inversa si 𝑎 0 y 𝑎 4.
  2. Si 𝑎 =4, 𝐴=⎜ ⎜ ⎜235145134⎟ ⎟ ⎟. Calculamos la matriz 𝐴2. 𝐴2=𝐴𝐴=⎜ ⎜ ⎜235145134⎟ ⎟ ⎟⎜ ⎜ ⎜235145134⎟ ⎟ ⎟=⎜ ⎜ ⎜235145134⎟ ⎟ ⎟=𝐴. Como 𝐴2 =𝐴, 𝐴3=𝐴2𝐴=𝐴𝐴=𝐴. En general, 𝐴𝑛 =𝐴. Por tanto, 𝐴2022=𝐴=⎜ ⎜ ⎜235145134⎟ ⎟ ⎟.
  3. Si 𝑎 =3, por el primer apartado 𝐴 es invertible y det(𝐴) =3. Resolvemos la ecuación matricial. 𝑋𝐴=𝐼3𝑋=𝐴1. Para hallar la inversa de 𝐴, calculamos primero su matriz adjunta. Adj(𝐴)=⎜ ⎜ ⎜310323043⎟ ⎟ ⎟. Ahora podemos calcular su inversa como 𝐴1=1|𝐴|Adj(𝐴)𝑡=13⎜ ⎜ ⎜330124033⎟ ⎟ ⎟. Por tanto, 𝑋=𝐴1=13⎜ ⎜ ⎜330124033⎟ ⎟ ⎟.

Ejercicio 2: Reserva 1 de 2021

Se consideran las matrices 𝐴=⎜ ⎜ ⎜101010101⎟ ⎟ ⎟,𝐵=⎜ ⎜ ⎜102111210⎟ ⎟ ⎟y𝐶=⎜ ⎜ ⎜131⎟ ⎟ ⎟.

  1. Calcule 𝐴2, 𝐴3, 𝐴4 y deduzca la expresión de 𝐴𝑛, con 𝑛 un número natural.
  2. Razone si existe la inversa de la matriz 𝐵.
  3. Razone si la ecuación matricial 𝐵𝑋 =𝐶 tiene solución y resuélvala en caso de que sea posible.

Resolución
  1. Calculamos las primeras potencias de 𝐴. 𝐴2=𝐴𝐴=⎜ ⎜ ⎜101010101⎟ ⎟ ⎟⎜ ⎜ ⎜101010101⎟ ⎟ ⎟=⎜ ⎜ ⎜202010202⎟ ⎟ ⎟,𝐴3=𝐴2𝐴=⎜ ⎜ ⎜202010202⎟ ⎟ ⎟⎜ ⎜ ⎜101010101⎟ ⎟ ⎟=⎜ ⎜ ⎜404010404⎟ ⎟ ⎟,𝐴4=𝐴3𝐴=⎜ ⎜ ⎜404010404⎟ ⎟ ⎟⎜ ⎜ ⎜101010101⎟ ⎟ ⎟=⎜ ⎜ ⎜808010808⎟ ⎟ ⎟. Por tanto, 𝐴𝑛=⎜ ⎜ ⎜ ⎜2𝑛102𝑛10102𝑛102𝑛1⎟ ⎟ ⎟ ⎟.
  2. Calculamos en primer lugar el determinante de la matriz 𝐵. |𝐵|=102111210=1. Como det(𝐵) 0, la matriz 𝐵 es invertible.
  3. Por el apartado anterior, 𝐵 es invertible con det(𝐵) = 1. Despejamos la ecuación matricial. 𝐵𝑋=𝐶𝑋=𝐵1𝐶. Para hallar la inversa de 𝐵, calculamos primero su matriz adjunta. Adj(𝐵)=⎜ ⎜ ⎜121241231⎟ ⎟ ⎟. Calculamos su inversa de la forma: 𝐵1=1|𝐵|Adj(𝐵)𝑡=⎜ ⎜ ⎜122243111⎟ ⎟ ⎟=⎜ ⎜ ⎜122243111⎟ ⎟ ⎟. Por tanto, 𝑋=𝐵1𝐶=⎜ ⎜ ⎜122243111⎟ ⎟ ⎟⎜ ⎜ ⎜131⎟ ⎟ ⎟=⎜ ⎜ ⎜7133⎟ ⎟ ⎟.

Ejercicio 2: Reserva 2 de 2021

Se consideran las matrices 𝐴=(𝑎468),𝐵=(2233)y𝐶=(12).

  1. Calcule el valor del parámetro 𝑎 para que la matriz 𝐴 no tenga inversa.
  2. Para 𝑎 =3, resuelva la ecuación matricial 𝑋𝐴 𝑋𝐵 =𝐶.
  3. Para 𝑎 =3, compruebe que 𝐴2 =11𝐴 y exprese 𝐴8 en función de la matriz 𝐴.

Resolución
  1. Calculamos en primer lugar el determinante de la matriz 𝐴. |𝐴|=𝑎468=8𝑎24. La inversa de 𝐴 existe si y solo si su determinante es no nulo. Observamos que: |𝐴|=08𝑎24=0𝑎=3. Por tanto, 𝐴 no tiene inversa cuando 𝑎 =3.
  2. Despejamos la ecuación matricial. 𝑋𝐴𝑋𝐵=𝐶𝑋(𝐴𝐵)=𝐶𝑋=𝐶(𝐴𝐵)1. En primer lugar, calculamos la matriz 𝐴 𝐵 y hallamos su determinante. 𝐴𝐵=(3468)(2233)=(1235)|𝐴𝐵|=1235=1. Como det(𝐴 𝐵) 0, la matriz 𝐴 𝐵 es invertible. Para hallar su inversa, calculamos primero su matriz adjunta. Adj(𝐴𝐵)=(5321). Calculamos su inversa de la forma: (𝐴𝐵)1=1|𝐴𝐵|Adj(𝐴𝐵)𝑡=(5231)=(5231). Por tanto, 𝑋=𝐶(𝐴𝐵)1=(12)(5231)=(10).
  3. Calculamos la matriz 𝐴2: 𝐴2=𝐴𝐴=(3468)(3468)=(33446688)=11𝐴. Por tanto, 𝐴8=(𝐴2)4=(11𝐴)4=114𝐴4=114(𝐴2)2=114(11𝐴)2=114112𝐴2=11611𝐴=117𝐴.

Ejercicio 1: Reserva 4 de 2021

Se considera la matriz 𝐴=(1011).

  1. Calcule 𝐴40 y (𝐴𝑡)30.
  2. Calcule (𝐴1 +𝐴)2.
  3. Resuelva la ecuación matricial (𝐴𝑡 +𝐼2)𝑋 =𝐴𝑡 𝐼2.

Ejercicio B1: Septiembre de 2018

Sean las matrices 𝐴=(1011)y𝐵=(101210).

  1. Calcule 𝐴2018 +𝐴2019.
  2. Resuelva la ecuación matricial 𝑋𝐴 +𝐵𝐵𝑡 =2𝐴.

Ejercicio A1: Junio de 2017

Sean las matrices 𝐴=(1201)y𝐵=(3102).

  1. Calcule la matriz 𝐴2017.
  2. ¿Se verifica la expresión (𝐵 +𝐴)(𝐵 𝐴) =𝐵2 𝐴2?

Ejercicio A1: Reserva 1 de 2016

Sean las matrices 𝐴=(1201),𝐵=(122112)y𝐶=⎜ ⎜ ⎜121022⎟ ⎟ ⎟.

  1. Calcule 𝐴2 y 𝐴2016.
  2. Resuelva la ecuación matricial 𝐴𝑋 𝐵 =𝐶𝑡.

Ejercicio A1: Reserva 3 de 2015

Sean las matrices 𝐴=(0110),𝐵=(1111)y𝐶=(2132).

  1. Resuelva la ecuación 𝐴𝑋 +𝐵𝑋 =𝐶.
  2. Calcule 𝐴4 y 𝐴80.

Ejercicio A1: Junio de 2014

Se consideran las matrices 𝐴=(1𝑎01)y𝐵=(120340), siendo 𝑎 un número real cualquiera.

  1. Obtenga la matriz 𝐴2014.
  2. Para 𝑎 =2, resuelva la ecuación matricial 𝐴3𝑋 4𝐵 =𝑂.

Ejercicio B1: Reserva 1 de 2013

Sean las matrices 𝐴=(0110)y𝐵=(1231).

  1. Calcule 𝐴2 y 𝐴2013.
  2. Resuelva la ecuación matricial 𝐴𝑋 +𝐼2 =5𝐵𝑡 𝐴2.