quarta-feira, 26 de março de 2014

Guia de estudo 2ªav. 3ºano



1.. Podemos associar os números complexos Z=1+3i, Z=-4+2i, Z=-3i, Z=6 aos pontos A(1,3), B(-4,2), C(0,-3), D(6,0), represente-os no plano complexo.





2.Escreva os conjugados dos seguintes números complexos:a) 3 + 4i             b) -3 + i        c) 1 - i        d)  -2 – 5i
 


Questão 3
Analise as afirmações a seguir, classificando cada uma delas como verdadeira (V) ou falsa (F):
I) O fato de um número negativo não ter raiz quadrada parece ter sido sempre claro para os matemáticos que se depararam com esta questão, até a concepção do modelo dos números complexos.
II) O conjunto dos números complexos, denotado por \mathbb{C}, contém o conjunto dos números reais

III) Um número complexo é um número zque pode ser escrito na forma z = x + iy, em que xe ysão números reais e idenota a unidade imaginária
A classificação correta, na ordem em que foram apresentadas as afirmações, é


Questão 4
Calcule os seguintes produtos sabendo que os números complexos são utilizados em várias áreas do conhecimento, tais como engenharia, eletromagnetismo, física quântica, teoria do caos, além da própria matemática, em que são estudadas análise complexa, álgebra linear complexa, álgebra de Lie complexa, com aplicações em resolução de equações algébricas e equações diferenciais.
 a) (2 + 3i) (3 - 2i)      b) (4+2i)(4-7i)(2+5i)   






Questão 5

Determine os valores reais de k para que o número complexo Z=(k²-k)+ki seja:
a)um número real.


b)um número imaginário puro.







Questão 6
Julgue as afirmações a seguir:

I. Na resolução de uma equação algébrica, um fator fundamental é o conjunto universo que representa o contexto onde poderemos encontrar as soluções. Por exemplo, se estivermos trabalhando no conjunto dos números racionais, a equação 2x+7=0, terá uma única solução dada por x=-7/2. assim, o conjunto solução será:S = { 7/2 }mas, se estivermos procurando por um número inteiro como resposta, o conjunto solução será o conjunto vazio, isto é:S = Ø = { }
 II. o que significa que não existe um número real que elevado ao quadrado seja igual a -1, mas se seguirmos o desenvolvimento da equação pelos métodos comuns, obteremos:x = R[-1] = onde R[-1] é a raiz quadrada do número real -1. Isto parece não ter significado prático e foi por esta razão que este número foi chamado imaginário, mas o simples fato de substituir R[-1] pela letra i (unidade imaginária) e realizar operações como se estes números fossem polinômios, faz com que uma série de situações tanto na Matemática como na vida, tenham sentido prático de grande utilidade e isto nos leva à teoria dos números complexos.
III Número complexo são alguns números que podem ser escritos na forma z = a + b i
Iv. z = a + b i onde a e b são números reais e i é a unidade imaginária
V. O número real a é a parte real do número complexo z e o número real b é a parte imaginária do número complexo z.



Questão 7
Calcular o valor da expressão: i402 +i4033 + i1998







8.Calcule as seguintes somas:
        a) (2 + 5i) + (3 + 4i)        b) i + (2 - 5i)    c) (3+2i) + (4+5i)  d)(6-3i) + (4-4i)
         e) (9+5i)+(6+7i)    f)(6+7i) + (8-9i)    g)(4-9i)+(6+9i)      h)(4+64i)+(67+12i)
        i) i + (2 - 5i)            j)(4+6i) + (9-18i)       k)(7+28i) + (9+8i)
9.  Calcule as diferenças:
        a) (2 + 5i) - (3 + 4i)     b) (13-5i) – (7+8i)     c) (13+7i) – (6+8i)
        d) (1 + i) - (1 - i)          e) (23+6i) – (8+8i)   f) (18 + 18i) – (12+ 6i)
10.  Calcule os seguintes produtos:
        a) (2 + 3i) (3 - 2i)      b) (4+2i)(4-7i)(2+5i)    c)(4+9i)(4-9i)(7+2i)
        d) (1 + 3i) (1 + i)        e)(1-2i)(1+2i)    f)(5+2i)(5-2i)(2+3i)      g)(3-3i)(3+3i)(3+8i)
11.  Escreva os conjugados dos seguintes números complexos:
        a) 3 + 4i              b) -3 + i        c) 1 - i        d)  -2 – 5i
12.  Efetue as seguintes divisões de números complexos
      a)    (-10 + 15i) / (2 – i)         b)    (1 + 3i) / (1 + i)       c)2/3+i
13.  Calcule:       a) (1 + i)2         b)    (-2 + i)2    c) i17      d)i109    e) i10     
   f) i27                               g)i129                  h) i190     






















DETERMINANTE



O determinante de uma Matriz é dado pelo valor numérico resultante da subtração entre o somatório do produto dos termos da diagonal principal e do somatório do produto dos termos da diagonal secundária. Nas matrizes quadradas de ordem 3x3 esses cálculos podem ser efetuados repetindo-se a 1ª e a 2ª coluna, aplicando em seguida a regra de Sarrus. Lembrando que uma matriz é quadrada quando o número de linhas é igual ao número de colunas. 
Observe o cálculo de determinantes nas seguintes matizes quadradas de ordem 2x2 e 3x3:
Determinante de uma matriz A de ordem 2 x 2.

Diagonal principal: 2 * 6 = 12
Diagonal secundária: 9 * (–1) = – 9
DetA = 12 – (–9)
DetA = 12 + 9
DetA = 21 
Determinante de uma matriz B de ordem 3 x 3.
Regra de Sarrus
Diagonal principal 
2 * 6 * 3 = 36
5 * 7 * (–1) = – 35
6 * 1 * 2 = 12

Soma
36 + (–35) + 12
36 – 35 + 12
48 – 35 
13
Diagonal secundária
6 * 6 * (–1) = –36
2 * 7 * 2 = 28
5 * 1 * 3 = 15

Soma 
–36 + 28 + 15
–36 + 43
7
DetB = 13 – 7 
DetB = 6
Matriz quadrada é uma matriz que apresenta o número de linhas e colunas iguais. A toda matriz quadrada está associado um número que recebe a denominação de determinante. Os determinantes apresentam aplicações na resolução de sistemas lineares e no cálculo da área de um triângulo no plano cartesiano, quando são conhecidas as coordenadas de seus vértices.
Veremos como se dá o cálculo do determinante de matrizes quadradas de 1ª, 2ª e 3ª ordem.

Determinante de uma matriz de 1ª ordem.

Dada uma matriz quadrada de 1ª ordem M = [a11], seu determinante será o número a11. Ou seja:
det M = a11

Determinante de uma matriz de 2ª ordem.

Dada uma matriz quadrada de 2ª ordem, seu determinante será obtido fazendo a diferença entre o produto dos elementos da diagonal principal e o produto dos elementos da diagonal secundária. Ou seja:
Determinante de uma matriz de 3ª ordem.

Para calcular o determinante de uma matriz quadrada de ordem 3 utilizamos o método de Sarrus. Observe como se dá esse processo:

Considere a matriz quadrada de 3ª ordem a seguir:

O método de Sarrus consiste em:
1º: Repetir as duas primeiras colunas da matriz ao lado da última coluna.
2º: Somar o produto dos elementos da diagonal principal com o produto dos elementos das duas diagonais paralelas à principal.
(a11∙a22∙a33+a12∙a23∙a31+a13∙a21∙a32 )
3º: Somar o produto dos elementos da diagonal secundária com o produto dos elementos das duas diagonais paralelas à secundária:
(a12∙a21∙a33 + a11∙a23∙a32 + a13∙a22∙a31)

4º: O determinante será a diferença entre os resultados obtidos nos passos 2 e 3, ou seja:

det A = (a11∙a22∙a33 + a12∙a23∙a31 + a13∙a21∙a32 ) - (a12∙a21∙a33 + a11∙a23∙a32 + a13∙a22∙a31)

Vejamos alguns exemplos de aplicação.


Exemplo 1. Calcule o determinante da matriz abaixo:

Solução: A matriz M é quadrada de ordem 2 x 2. Assim, seu determinante será dado por:
Exemplo 2. Calcule o determinante da matriz 
Solução:
Exemplo 3. Dada a matriz M3 x 3 abaixo, calcule seu determinante.
Solução:
det A = (10+12+0) - (16+0+15)=22-31 = -9

Exemplo 4. Calcule o determinante da matriz 3 x 3 abaixo:
Solução:

Propriedade 2.

Se duas linhas ou duas colunas de uma matriz forem iguais, seu determinante será nulo.

Exemplo:
Propriedade 3.

Se duas linhas ou duas colunas de uma matriz forem proporcionais, então seu determinante será nulo.

Exemplo:
Propriedade 4.

Se todos os elementos de uma linha ou de uma coluna da matriz forem multiplicados por um número real p qualquer, então seu determinante também será multiplicado por p.

Exemplo:
Propriedade 5.

Se uma matriz A, quadrada de ordem m, for multiplicada por um número real p qualquer, então seu determinante será multiplicado por pm.

det (p∙A) = pm∙det A

Exemplo:
Propriedade 6.

O determinante de uma matriz é igual ao determinante de sua transposta.
det A=det At

Exemplo:
Propriedade 7.

Se trocarmos de posição duas linhas ou duas colunas de uma matriz, seu determinante será o oposto da matriz anterior.

Exemplo:
Propriedade 8.

Se os elementos acima ou abaixo da diagonal principal forem iguais a zero, então o determinante da matriz será o produto dos elementos da diagonal principal.

Exemplo:


Propriedade 9.

O determinante do produto de duas matrizes é igual ao produto dos determinantes de cada uma delas.
det (A∙B) = det A ∙ det B

Propriedade 10.

Teorema de Jacob: o determinante de uma matriz não se altera quando somamos aos elementos de uma fila uma combinação linear dos elementos correspondentes de filas paralelas.

Exemplo:
Se somarmos os elementos da coluna 1 com o dobro dos elementos da coluna 2, o determinante não irá se alterar.




a) -4
b) -2
c) 0
d) 1
e) 1131


Questão 1
  • Unicap - PE
    Calcule o valor de x, a fim de que o determinante da matriz A seja nulo.


  • Questão 2
    U.F. Ouro Preto – MG
    Considere a matriz:


  • Questão 3
    Determine o valor de x para que o determinante da matriz A seja igual a 8.


  • Questão 4
    O determinante da matriz A é igual a -2. Se B e C são as matrizes obtidas, respectivamente, pela substituição em A do menor e do maior valor de y encontrados, calcule a matriz transposta do produto de B por C. 


  • Questão 5
    (Unicamp - SP)
    Seja a um número real e seja:

    a) Para a=1, encontre todas as raízes da equação p(x)=0
    b) Encontre os valores de a para os quais a equação p(x)=0 tem uma única raiz real.



Respostas



  • Resposta Questão 1
    Aplicando a regra de Sarrus, temos que o determinante será da seguinte forma.



  • Resposta Questão 2


    Ao resolver esta desigualdade obteremos o seguinte conjunto solução:


  • Resposta Questão 3

    Ou seja, temos dois valores para x que fazem com que o determinante da matriz A seja igual a 8.


  • Resposta Questão 4

    Façamos as matrizes B e C.



  • Resposta Questão 5
    a) Façamos o determinante com o valor de a = 1:

    Temos o produto de duas parcelas igual a zero, então teremos duas situações:
    3 - x = 0    ou    (1 - x) + 4 = 0
    Na primeira temos que x = 3; na segunda não é possível determinar uma solução.
    Logo, temos apenas uma raiz possível quando a for igual a 1.
     b)

    Novamente teremos duas situações: uma onde x=3 e a outra temos que determinar para quais valores de a teremos apenas a solução x = 3:

    Para que só exista uma única raiz, essa equação do segundo grau não deve ter raiz, ou seja, seu discriminante deve ser menor que zero.




                                                      Teorema de Laplace





Calcule o determinante da matriz C, utilizando o teorema de Laplace:
De acordo com o teorema de Laplace, devemos escolher uma fila (linha ou coluna) para calcular o determinante. Vamos utilizar a primeira coluna:
Precisamos encontrar os valores dos cofatores:
 
Sendo assim, pelo teorema de Laplace, o determinante da matriz C é dado pela seguinte expressão:
 
Note que não foi preciso calcular o cofator do elemento da matriz que era igual a zero, afinal, ao multiplicarmos o cofator, o resultado seria zero de qualquer forma. Diante disso, quando nos depararmos com matrizes que possuem muitos zeros em alguma de suas filas, a utilização do teorema de Laplace se torna interessante, pois não será necessário calcular diversos cofatores.
Vejamos um exemplo deste fato:
Calcule o determinante da matriz B, utilizando o teorema de Laplace:
 
Veja que a segunda coluna é a fila que possui maior quantidade de zeros, portanto utilizaremos esta fila para calcular o determinante da matriz através do teorema de Laplace.
 
Portanto, para determinar o determinante da matriz B, basta encontrar o cofator A22.
 
Sendo assim, podemos finalizar os cálculos do determinante:
det B = (- 1) . (- 65) = 65