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Curso 2021-2022 MATEMATICAS II Unidad 1: Álgebra de matrices. Unidad 1 Página 1 ÁLGEBRA LINEAL Unidad 1: ÁLGEBRA DE MATRICES EJERCICIOS PROPUESTOS Contenidos Criterios de evaluación Estándares de aprendizaje evaluables Matrices - Conceptos básicos: matriz fila, matriz columna, dimensión, matriz cuadrada, traspuesta, simétrica, triangular... Operaciones con matrices - Suma, producto por un número, producto. Propiedades. - Resolución de ecuaciones matriciales. Matrices cuadradas - Matriz unidad. - Matriz inversa de otra. - Obtención de la inversa de una matriz por el método de Gauss. n-uplas de números reales - Dependencia e independencia lineal. - Obtención de una n-upla combinación lineal de otras. - Constatación de si un conjunto de n-uplas son L.D. o L.I. Rango de una matriz - Obtención del rango de una matriz por observación de sus elementos (en casos evidentes). - Cálculo del rango de una matriz por el método de Gauss. 1. Conocer y utilizar eficazmente las matrices, sus operaciones y sus propiedades. 1.1. Realiza operaciones combinadas con matrices (elementales). 1.2. Resuelve ecuaciones matriciales. 2. Conocer el significado de rango de una matriz y calcularlo mediante el método de Gauss. 2.1. Calcula el rango de una matriz numérica. 2.2. Calcula el rango de una matriz que depende de un parámetro. 3. Resolver problemas algebraicos mediante matrices y sus operaciones. 3.1. Expresa un enunciado mediante una relación matricial y, en ese caso, lo resuelve e interpreta la solución dentro del contexto del enunciado. Curso 2021-2022 MATEMATICAS II Unidad 1: Álgebra de matrices. Unidad 1 Página 2 EJERCICIOS PROPUESTOS (los 15 ejercicios de esta unidad debes resolverlos en un cuaderno o en hojas sueltas y entregarlos DE FORMA VOLUNTARIA el día del examen como parte del mismo) Si un alumno entrega los ejercicios propuestos resolverá en el examen un máximo de siete ejercicios (elegidos libremente). La nota del examen será la suma de la nota de la prueba escrita más la nota de los ejercicios. LA ENTREGA DE LOS EJERCICIOS ES TOTALMENTE VOLUNTARIA. El alumno que entregue los ejercicios, resuelve un máximo de siete ejercicios del examen. El alumno que no entregue los ejercicios, resuelve en el examen los diez ejercicios. Dispones de unos apuntes de la asignatura en este enlace MAREA VERDE Bienvenido a la asignatura. Te tengo que dar ánimos porque los vas a necesitar. La asignatura se ha complicado desde la aplicación de la nueva ley de educación, porque además de ser obligatoria, han introducido tres unidades temáticas más. Debes estudiar catorce unidades didácticas en diez quincenas. No es fácil, ¿verdad? Mi trabajo, en primer lugar, es ayudarte a que lo consigas. ¿Cómo lo vamos a hacer? Este curso he preparado para cada unidad una colección de ejercicios que te ayuden a conseguir los denominados “estándares de aprendizaje” En los exámenes aparecerán exclusivamente problemas y ejercicios similares a los que figuran en estos documentos. https://www.apuntesmareaverde.org.es/grupos/mat/Bachillerato/MatematicasII.htm Curso 2021-2022 MATEMATICAS II Unidad 1: Álgebra de matrices. Unidad 1 Página 3 1.1. Realiza operaciones combinadas con matrices elementales. Las matrices son objetos matemáticos de gran aplicación práctica,y se utilizan sobre todo para guardar información. Abre tu libro de texto por este tema. Aquí tienes un video muy simple para que veas cómo se guarda la información en tablas, o lo que es lo mismo, en matrices. Video 1 – 1 – 1 : https://www.youtube.com/watch?v=IwdHftE8RJI En el video anterior has comprobado cómo la información se puede guardar en una matriz que no es sino una tabla, con filas y columnas, encerrada entre paréntesis, pero hay también otro tipo de información que no proviene de una tabla y son los denominados grafos. Ejercicio 1 – 1: (este es el primero de los ejercicios propuestos) Te pido que construyas la matriz asociada al grafo que figura en el video. . Video 1 – 1 – 2 : https://www.youtube.com/watch?v=k1mtRVeqNvA Te voy a dar otro video de ayuda. A partir del minuto 3:00 encontrarás ejemplos. Video 1 – 1 – a : https://www.youtube.com/watch?v=cNAkUZaiDo4 El siguiente video te explica la nomenclatura que se utiliza cuando trabajamos con matrices. Es importante que no te resulte extraña. Te recomiendo encarecidamente que prestes atención a este video. Video 1 – 1 - 3 : https://www.youtube.com/watch?v=T1_NBluhp9o https://www.youtube.com/watch?v=IwdHftE8RJI https://www.youtube.com/watch?v=k1mtRVeqNvA https://www.youtube.com/watch?v=cNAkUZaiDo4 https://www.youtube.com/watch?v=T1_NBluhp9o Curso 2021-2022 MATEMATICAS II Unidad 1: Álgebra de matrices. Unidad 1 Página 4 Vamos a estudiar los tipos de matrices que hay. Video 1 – 1 – 4 : https://www.youtube.com/watch?v=Fq1IfWlr9gs Video 1 – 1 – 5 : https://www.youtube.com/watch?v=tvsc82KnyH8 Video 1 – 1- 6 : https://www.youtube.com/watch?v=8GQALYeQgGc Ejercicio 1 – 2 : Escribe un ejemplo de cada uno de los tipos de matrices que existen (localiza por lo menos diez). Los videos anteriores te ayudarán (EN TU LIBRO DE TEXTO O APUNTES TAMBIÉN LAS ENCONTRARÁS). Ejercicio 1 – 3 : Una operación con matrices muy sencilla es calcular la matriz traspuesta. Este video te ayudará resolver el ejercicio. Video 1 – 1 - c: https://www.youtube.com/watch?v=YBmPsTeH2wA Empezamos a sumar y restar matrices. Échale un vistazo a los dos minutos y medio primeros de este video. Video 1 – 1 – d : https://www.youtube.com/watch?v=aE2Tn52RYMs Ejercicio 1 – 4 : Realiza el siguiente ejercicio: Has comprobado que sumar y restar matrices es sencillo. Multiplicar un número por una matriz también es fácil. Pero multiplicar dos matrices entre sí es algo muy laborioso. De hecho debes tener presente la siguiente idea: muy pocas matrices se pueden multiplicar entre sí. https://www.youtube.com/watch?v=Fq1IfWlr9gs https://www.youtube.com/watch?v=tvsc82KnyH8 https://www.youtube.com/watch?v=8GQALYeQgGc https://www.youtube.com/watch?v=YBmPsTeH2wA https://www.youtube.com/watch?v=aE2Tn52RYMs Curso 2021-2022 MATEMATICAS II Unidad 1: Álgebra de matrices. Unidad 1 Página 5 Para que dos matrices se puedan multiplicar debe verificarse una condición que veremos más adelante. Primero vamos a estudiar cómo se multiplica una fila por una columna. Empezamos a multiplicar filas por columnas. Ya verás en el video que multiplicar columnas por filas es más complicado. De momento quiero que aprendas a multiplicar una fila por una columna. Video 1 – 1 – e : https://www.youtube.com/watch?v=I4LAyLG4Yg8 Ahora te toca a ti. Ejercicio 1 – 5 : Calcula el producto ( ) ( ) En tu libro de texto encontrarás al menos un ejemplo de cómo se multiplican dos matrices. Búscalo y mantén el libro abierto por esa hoja. Pasamos ya a multiplicar dos matrices. Te doy varios videos de ayuda para que tú después resuelvas el ejercicio. Video 1 – 1- f – 1 : https://www.youtube.com/watch?v=S2FeN2drD-o Video 1 – 1- f – 2 : https://www.youtube.com/watch?v=eRBuGozq6Us Video 1 – 1- f – 3 : https://www.youtube.com/watch?v=8CFrHkvy-5E Ejercicio 1 – 6 : i) Efectúa el producto de las dos matrices que aparecen en alguno de los videos anteriores. https://www.youtube.com/watch?v=I4LAyLG4Yg8 https://www.youtube.com/watch?v=S2FeN2drD-o https://www.youtube.com/watch?v=eRBuGozq6Us https://www.youtube.com/watch?v=8CFrHkvy-5E Curso 2021-2022 MATEMATICASII Unidad 1: Álgebra de matrices. Unidad 1 Página 6 ii) (SON DEMASIADOS PERO HAY ALGUNOS PRODUCTOS QUE NO SE PUEDEN EFECTURAR COMO A·B) Ejercicio 1 – 7 : Es importante que domines bien las operaciones con matrices por eso te pido que sigas practicando con este ejercicio. Ahora un ejercicio más complicado para que tengas que pensar. ¿Cómo multiplicarías tres matrices? Te doy una pista: ¿Cómo multiplicas tres números? Ejercicio 1 – 8 : Ejercicio 1 – 9 : Ahora un ejercicio de repaso. Calcular la potencia de una matriz es lo mismo que multiplicarla por sí misma un cierto número de veces. En este video te lo explican. Video 2 – 1- 7 : https://www.youtube.com/watch?v=mGgv2QkAcVE https://www.youtube.com/watch?v=mGgv2QkAcVE Curso 2021-2022 MATEMATICAS II Unidad 1: Álgebra de matrices. Unidad 1 Página 7 1.2. Resuelve ecuaciones matriciales En la asignatura de matemáticas I estudiaste cómo se resolvían las ecuaciones y los sistemas de ecuaciones con números reales. Esas mismas ecuaciones se pueden plantear cuando las incógnitas sean matrices. A estas ecuaciones se les denominan ecuaciones matriciales. Las resolveremos en la siguiente unidad utilizando la matriz inversa. Pero hay ecuaciones que se pueden resolver sin la matriz inversa. Más adelante te voy a mostrar varios ejercicios resueltos y quiero que los copies en tu cuaderno de ejercicios para entregar. Si no entiendes algún paso de la resolución solicítame ayuda por email. Ejercicio 1 – 10.- Quiero que resuelvas en tu cuaderno el siguiente ejercicio, pero que sustituyas en las matrices los dos doses por dos treses. Adelante, es tu turno. Solución: Ejercicio 1 – 11.- Quiero que resuelvas en tu cuaderno el siguiente ejercicio, pero que sustituyas en las matrices los dos ceros por dos cuatros. Solución: Curso 2021-2022 MATEMATICAS II Unidad 1: Álgebra de matrices. Unidad 1 Página 8 Los sistemas de ecuaciones lineales con matrices sí podemos resolverlos ahora. Ejercicio 1 - 12.- En el siguiente video te explican cómo resolver un sistema de dos ecuaciones lineales con dos matrices incógnitas. Luego inténtalo tú con el que yo te propongo. Video 1 – 2 – d : https://www.youtube.com/watch?v=ljZ3p_QEG3A 2.1. Calcula el rango de una matriz numérica Las filas y las columnas de una matriz son consideradas en geometría como vectores y se habla de independencia o dependencia lineal. La definición de rango de una matriz (cuadrada o rectangular) hace referencia a la dependencia lineal de sus vectores fila (o columna). Te presento un video donde te explican la dependencia lineal de vectores de dos componentes. Video 1 – 3 – 1 : https://www.youtube.com/watch?v=JRPxZMOr-NI Según el video anterior dos vectores de dos componentes, son linealmente dependientes cuando son múltiplos o proporcionales. En unidades posteriores estudiaremos vectores de tres componentes. Veremos que tres vectores son linealmente independientes cuando no se puede obtener ninguno de ellos como combinación lineal de los otros dos. Por lo tanto serán linealmente dependientes cuando uno de ellos sea proporcional a otro o bien cuando uno de ellos sea combinación lineal de los otros dos. En el siguiente video se determina si tres vectores son o no linealmente independientes. Video 1 – 3 – 2 : https://www.youtube.com/watch?v=vwR00PnCCrY https://www.youtube.com/watch?v=ljZ3p_QEG3A https://www.youtube.com/watch?v=JRPxZMOr-NI https://www.youtube.com/watch?v=vwR00PnCCrY Curso 2021-2022 MATEMATICAS II Unidad 1: Álgebra de matrices. Unidad 1 Página 9 Más adelante estudiaremos los vectores y volveremos a este asunto. De momento quédate con la idea siguiente: el rango de una matriz es el número de vectores fila (o columna) que son linealmente independientes entre sí. El rango de una matriz es un número. En la unidad 2 calcularemos el rango utilizando determinantes. Por eso en el examen dispondrás de dos métodos distintos, y no te voy a obligar a utilizar uno u otro: tu elegirás el método que te resulte más sencillo o cómodo o rápido. En los siguientes videos te explican cómo calcular el rango de una matriz por el método de Gauss. Video 1 – 3 – 1 : https://www.youtube.com/watch?v=A5bpIV1BfPM Video 1 – 3 – 2 : https://www.youtube.com/watch?v=l0OhlQmm6Rk A veces podemos tachar filas o columnas para calcular el rango de forma más fácil. Presta atención al siguiente video. Video 1 – 3 – 2 : https://www.youtube.com/watch?v=0ORgg-n-ReU Esto me parece muy interesante y deberías aprenderlo ahora por esto te propongo el siguiente ejercicio. Ejercicio 1 - 13.- Calcula el rango de la matriz que aparece en el video anterior Video 1 – 3 – 2: https://www.youtube.com/watch?v=0ORgg-n-ReU 2.2. Calcula el rango de una matriz que depende de un parámetro En el siguiente video se resuelve un ejercicio muy complicado que hace referencia al rango de una matriz que contiene números y una letra que se denomina parámetro. Video 1 – 4 – 1 : https://www.youtube.com/watch?v=w24IjhkRhKE Creo que este método te va a resultar más complicado que el que veremos en la unidad 2. Te aconsejo que esperes hasta entonces. https://www.youtube.com/watch?v=A5bpIV1BfPM https://www.youtube.com/watch?v=l0OhlQmm6Rk https://www.youtube.com/watch?v=0ORgg-n-ReU https://www.youtube.com/watch?v=0ORgg-n-ReU https://www.youtube.com/watch?v=w24IjhkRhKE Curso 2021-2022 MATEMATICAS II Unidad 1: Álgebra de matrices. Unidad 1 Página 10 3.1. Expresa un enunciado mediante una relación matricial y, en ese caso, lo resuelve e interpreta la solución dentro del contexto del enunciado. Te voy a mostrar dos ejemplos de problemas que se plantean con matrices y se utiliza como operación el producto de dos matrices. Ejercicio 1 - 14.- Quiero que copies el enunciado y la resolución de este ejercicio en tu cuaderno. Solución: Ejercicio 1 - 15.- Quiero que copies el enunciado y la resolución de este ejercicio en tu cuaderno. Solución: Curso 2021-2022 MATEMATICAS II Unidad 1: Álgebra de matrices. Unidad 1 Página 11 Si quieres practicar un poco más, te ofrezco otro ejercicio en el siguiente video: Video 1 – 5 – c : https://www.youtube.com/watch?v=ikB8QrDWwdg Ya hemos acabado la unidad . ¿Qué te ha parecido? Te pregunto y me respondo: Ejercicios muy fáciles y otros más complicados. Esta será la tónica general de todo el curso. Lo importante es que los tengas todos resueltos en el cuaderno que me vas a entregar en el examen. Si no te han quedado claros los métodos de resolución contacta conmigo y en una tutoría individual trataré de aclarártelos o te resolveré los ejercicios por otros procedimientos. No dudes en recurrir a mi ayuda, para eso soy el profesor y tú el alumno. https://www.youtube.com/watch?v=ikB8QrDWwdg
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