Álgebra de Matrices
Justificación 
Las matrices son una herramienta importante en las 
representación de ideas matemáticas. Sus aplicaciones 
alcanzan todas las ramas de matemáticas y ciencias. 
El conceptos de matriz es tan importante que existe toda 
una rama de las matemáticas que trata exclusivamente 
el estudio de las matrices, esta se conoce como el álgebra 
lineal. Veremos en este módulo los conceptos generales 
de matrices y las aplicaciones a la solución de sistemas 
de ecuaciones lineales.
Pre-prueba 
1. Suma las matrices 
2 1 2 3 0 1 
0 4 1 4 3 3 
3 3 5 0 0 4 
é - - ù é - - ù 
ê ú + ê ú = ê ú ê ú 
êë - úû êë úû 
2. Resta las matrices 
2 0 0 3 0 1 
0 3 1 1 3 1 
3 1 2 0 0 1 
é - ù é - - ù 
ê ú - ê ú = ê ú ê ú 
êë - úû êë úû
3. Multiplica las matrices 
1 1 0 3 0 1 
0 2 1 . 4 1 0 
3 3 1 0 0 4 
é - ù é - - ù 
ê ú ê ú = ê ú ê ú 
êë - úû êë úû 
4. Encuentra la multiplicación ecalar 
2 1 2 
5 0 4 1 
é - - ù 
ê ú ê ú 
= êë - 3 3 5 
úû 
5. Pedro invirtió $10,000 parte al 6% de interés anual y el 
resto al12% anual. ¿Cuánto debe invertir a cada por ciento 
de manera que obtenga un 8% de interés anual? Resuelve 
usando matrices.
Objetivos: 
1. Definir el concepto de matriz. 
2. Definir los conceptos de matrices cuadradas, matriz 
identidad, matriz transpuesta, matriz inversa, 
vectores fila y columna y matrices triangularizadas. 
3. Definir las operaciones entre matrices. 
4. Resolver ejercicios de aplicación usando matrices.
Definición: 
Una matriz es un arreglo rectangular de números. Los números 
que forman la matriz se llaman entradas o elementos y se 
escriben dentro de paréntesis. 
Las matrices se identifican con letras mayúsculas. 
Ejemplos de matrices: 
2 3 
4 5 
A é ù 
= ê ú 
ë û 
3 1 3 
3 2 2 
4 0 5 
B 
é - - ù 
= ê - ú ê ú 
êë úû 
3 2 0 
4 1 3 
C é ù 
= ê ú ë - û 
Las líneas horizontales de números se conoce como filas y 
las verticales como columnas. 
fila 
3 2 0 
4 1 3 
C é ù 
= ê ú ë - û 
columna
Al número de filas por el número de columnas de una matriz 
se le llama el orden o tamaño de la matriz. 
2 3 
4 5 
A é ù 
= ê ú 
ë û 
3 1 3 
3 2 2 
4 0 5 
B 
é - - ù 
= ê - ú ê ú 
êë úû 
3 2 0 
4 1 3 
C é ù 
= ê ú ë - û 
Matriz 2x2 
Matriz 3x3 
Matriz 2x3 
Una matriz puede tener cualquier número finito de filas y de columnas.
Definición de matriz mxn: 
Un arreglo rectangular de números que tiene m filas y n 
columnas se conoce como una matriz m x n. 
a a a a 
a a a a 
a a a 
é ê 11 12 13 1 
ù 
ú 
ê 21 22 23 2 
ú 
ê ú 
= ê 31 32 33 
ú 
ê : 
ú 
ê ê : 
ú 
ú 
êë 1 2 3 
úû 
.... 
... 
... : 
: : ... : 
... 
n 
n 
m m m mn 
A 
a a a a 
Los elementos de la matriz se expresan de la forma aij donde i 
corresponde a la posición de la fila y j corresponde a la posición 
de la columna. Una matriz mxn se suele escribir en la forma 
general abreviada, 
o ij mxn ij A = éë a ùû A = éë a ùû
Definición de un vector fila: 
Una matriz que tiene una sola fila se llama vector fila. 
[ ] 1 2 3 ... n A = a a a a 
Ejemplo: 
A = [1 2 0 - 1] 
Definición de un vector columna: 
Una matriz que tiene una sola columna se llama vector 
columna. 
Ejemplo: 
2 
0 
1 
B 
é ù 
= ê ú ê ú 
êë úû 
vector fila 1x4 
vector columna 3x1 
Aclaración: 
No confunda la notación aij de un elemento con la notación 
de una matriz. 
éë ij ùû ( ij ) a = a
Definición : 
Dos matrices son iguales si tienen el mismo tamaño y los 
mismos elementos. 
Ejemplo: 
1 1 3 1 
é ù é ù 
ê ú = ê ú = = ë - û ë - û 
Si entonces 1; 3; 
1 5 4 1 
4; 5 
x y 
x y 
z v 
z v 
= = 
Definición : 
La transpuesta de una matriz mxn, A es la matriz nxm cuya 
fila i es la columna j de A. La transpuesta de A se denota 
por AT 
Ejemplo: 
0 4 
0 3 1 
Si A= entonces 3 1 
4 1 4 
1 4 
AT 
é ù 
é ù ê ú ê ú = ê - ú ë - û êë úû
Matrices especiales: 
Matrices especiales: 
1. La matriz cero 
Una matriz mxn cuyas entradas son todas ceros de conoce 
como la matriz cero y se denota por 0nxm o solo por 0. 
Tenga cuidado que no confunda la matriz cero con el 
número cero. 
é 0 0 0 
0 = 
ù 
Ejemplo: 
2x3 
ê ë 0 0 0 
ú 
û 
La matriz cero 2x3 es; 
2. Matrices cuadradas 
Una matriz cuadrada es aquella que tiene el mismo número de 
filas que de columnas. 
Ejemplo: 
3 1 3 
3 2 2 
4 0 5 
B 
é - - ù 
= ê - ú ê ú 
êë úû 
Matriz cuadrada 3x3
4 1 
3 6 
A 
é - ù 
= ê ú 
ë û 
Matriz cuadrada 2x2 
3. Matriz diagonal 
Una matriz cuadrada nxn cuyas entradas son todas ceros 
excepto las entradas de la diagonal se llama matriz 
diagonal. 
Ejemplo: 
Una matriz diagonal 2x2 es; 
Una matriz diagonal 3x3 es; 
4 0 
0 6 
A é ù 
= ê ú 
ë û 
3 0 0 
0 2 0 
0 0 5 
B 
é ù 
= ê - ú ê ú 
êë úû 
Matrices especiales:
Matrices especiales: 
4. Matrices triangularizadas 
Una matriz se dice que está triangularizada por arriba si 
todas las entradas bajo la diagonal principal son cero. 
Una matriz se dice que está triangularizada por abajo si 
todas las entradas sobre la diagonal principal son cero. 
Ejemplos: 
Una matriz triangularizada por arriba es; 
3 1 3 
0 2 0 
0 0 5 
A 
é - - ù 
= ê ú ê ú 
êë úû 
Una matriz triangularizada por abajo es; 
3 0 0 
3 2 0 
1 0 5 
B 
é ù 
= ê ú ê ú 
êë úû
5. Matriz identidad 
Una matriz cuadrada cuyas entradas son todas cero excepto las de la 
diagonal principal que tiene entradas iguales a 1, se llama matriz 
identidad. 
Existe una matriz identidad para cada tamaño de matriz cuadrada nxn. 
Ejemplos: 
La matriz identidad 2x2 es; 
La matriz identidad 3x3 es; 
La matriz identidad 4x4 es; 
1 0 
0 1 
I é ù 
= ê ú 
ë û 
1 0 0 
0 1 0 
0 0 1 
1 0 0 0 
0 1 0 0 
0 0 1 0 
0 0 0 1 
I 
é ù 
ê ú 
= ê ú 
ê ú 
ê ú 
ë û 
I 
é ù 
= ê ú ê ú 
êë úû 
Matrices especiales:
Operaciones con matrices: 
1. Suma de matrices 
= éë ùû = éë ùû 
Si A a y B b 
son dos matrices mxn entonces 
ij ij 
definimos la suma de A y B 
por, 
+ = éë ùû + éë ùû º éë + ùû 
A B a b a b 
ij ij ij ij 
La suma de matrices se obtiene sumando las entradas 
correspondientes de las dos matrices. Observe que la suma 
está bién definida si las dos matrices tienen el mismo tamaño. 
Ejemplos: 
Encuentra la suma las matrices. 
3 0 2 5 3 6 
1. Si y B entonces 
2 1 4 0 2 5 
3 0 2 5 3 6 3 5 0 3 2 6 
2 1 4 0 2 5 2 0 1 2 4 4 
A 
A B 
é - ù é - ù 
= ê ú = ê ú ë - û ë û 
é - ù é - ù é + - - + ù 
+ = ê ú + ê ú º ê ú ë - û ë û ë + - + + û
Operaciones con Matrices : 
8 3 4 
2 1 8 
A B 
é - ù 
+ º ê ú 
ë û 
1 2 7 2 
2. Si 3 4 y B 6 4 entonces 
5 6 3 0 
1 2 7 2 1 7 2 2 8 0 
3 4 6 4 3 6 4 4 3 8 
5 6 3 0 5 3 6 0 8 6 
A 
A B 
é ù é - ù 
= ê ú = ê - ú ê ú ê ú 
êë úû êë úû 
é ù é - ù é + - ù é ù 
+ = ê ú + ê - ú º ê - + ú = ê - ú ê ú ê ú ê ú ê ú 
êë úû êë úû êë + + úû êë úû
Propiedades de matrices nxm: 
Propiedades de matrices nxm: 
1. A + B = B + A, propiedad conmutativa. 
2. A + (B + C) = (A + B) + C, propiedad asociativa 
3. A + 0 = 0 + A , propiedad de identidad 
4. (A + B)T = AT + BT propiedad de las transpuestas 
Ejemplos: 
1 2 1 0 1 2 2 1 1 
Si A , B , C 
, 
2 0 1 1 3 1 0 2 1 
0 0 0 
0 0 0 
D 
é ù é ù é - - ù 
= ê ú = ê ú = ê ú ë - û ë - û ë - û 
é ù 
= ê ú 
ë û 
a. Demuestra que A + B = B + A. 
1 2 1 0 1 2 1 3 3 
2 0 1 1 3 1 1 3 2 
A B é ù é ù é ù 
+ = ê ú + ê ú º ê ú ë - û ë - û ë - - û
Propiedades de matrices nxm: 
0 1 2 1 2 1 1 3 3 
1 3 1 2 0 1 1 3 2 
B A é ù é ù é ù 
+ = ê ú + ê ú º ê ú ë - û ë - û ë - - û 
Por lo tanto A+ B = B + A. 
b. Demuestra que A + (B + C) = (A +B) + C. 
( ) 1 2 1 2 2 1 1 4 2 
2 0 1 1 5 2 1 5 3 
A B C 
é ù é - ù é - ù 
+ + = ê ú + ê ú = ê ú ë - û ë - û ë - - û 
( ) 1 2 3 2 1 1 1 4 2 
1 3 2 0 2 1 1 5 3 
A B C 
é ù é - - ù é - ù 
+ + = ê ú + ê ú = ê ú ë - - û ë - û ë - - û 
Por lo tanto A+ ( B + C) = ( A+ B) + C.
Propiedades de matrices nxm: 
c. Demuestra que A + 0 = A. 
1 2 1 0 0 0 1 2 1 
A 0 
é ù é ù é ù 
+ = ê + = ë - 2 0 1 ú ê ú ê ú û ë 0 0 0 û ë - 2 0 1 
û 
Definición de la multiplicación escalar: 
Si es una matriz mxn y k es un número real 
(un escalar) definimos y denotamos la multiplicación escalar 
de A y k por, 
ij ij kA = k éë a ùû = éë ka ùû 
. 
ij A = éë a ùû 
La multiplicación escalar se obtiene multiplicando cada entrada 
o elemento de la matriz A por el escalar k.
La multiplicación de matrices 
Para definir la multiplicación de dos matrices necesitamos 
definir la multiplicación de un vector fila por un vector columna 
y determinar los tamaños de las matrices que se pueden 
multiplicar. 
La multiplicación de matrices : 
Definición del producto interno de vectores 
El producto interno de un vector fila de tamaño, 1xp, por un 
vector columna de tamaño, px1, se denota y define por, 
11 12 U.V = éë u u u13 ... u1 p ùû . 
v 
v 
v 
é ê 11 
ù 
ú 
ê 21 
ú 
ê ú 
ê 31 
ú 
ê M 
ú 
êë v 
p1 
úû 
11 11 12 21 13 31 1 1 . . . ... . p p = u v + u v + u v + + u v 
Observa que el producto interno de un vector fila por un vector 
columna produce un número real.
La multiplicación de matrices : 
Ejemplo: 
Encuentra el producto interno de los siguientes vectores. 
1. [ 2 1 - 3 4 - 1]. 
3 
1 
4 
5 
6 
é ù 
ê - ú ê ú 
ê ú 
ê ú 
ê ú 
êë úû 
= 2( 3) + 1( - 1) + ( - 3) ( 4) + 4( 5) + ( - 1) ( 6) 
= 6 + ( - 1) + ( - 12) + 20 + ( - 6) = 7 
2. [ - 3 - 4 0 1]. = - 3( - 1) + ( - 4) ( - 5) + ( 0) (1) + 1( 0) 
= 3 + 20 + 0 + 0 = 23 
1 
5 
1 
0 
é - ù 
ê - ú ê ú 
ê ú 
ê ú 
ë û 
Ojo: El resultado del producto interno es un número real y el número de 
columnas del primer vector debe ser igual al número de filas del segundo.
La multiplicación de matrices : 
Definición de la multiplicación de matrices 
Sea A una matriz de tamaño nxp,y sea B una matriz de 
tamaño pxm. Definimos y denotamos la multiplicación de A y B 
por A.B = C, donde C es la matriz de tamaño nxm cuyas 
entradas cij son el producto interno de la fila i por la columna j. 
Ejemplo: 
Encuentra los productos AB y BA de las siguientes matrices. 
1 3 
6 2 8 
1. 5 0 
1 4 5 
2 7 
A y B 
é ù 
é - ù ê ú = ê ú = ê ú ë û ê ú ë û 
1 2 
é - ù 
ê ú é 2 5 0 
ù = ê ú = ê - ú êë - úû 
ë û 2. 3 1 
4 1 1 
A y B 
0 1
La multiplicación de matrices : 
1 3 
6 2 8 
1. . 5 0 
1 4 5 
2 7 
AB 
é ù 
é - ù ê ú = ê ú ê ú ë û ê ú ë û 
1 3 
é é ù é ù ù 
ê ê [ 6 - 2 8 ] ê 5 ú ê ú [ 6 - 2 8 ] 
ê ê 0 
ú ú ú ú 
ê êë 3 úû êë 7 
úû ú = ê ú 
ê é 1 ù é 3 
ù ú 
ê [ 1 4 5 ] ê ê ê 5 ú ú [ 1 4 5 ] 
ê 0 
ú ú 
ê ú ú 
êë êë 3 úû êë 7 
úû úû 
6 10 24 18 0 56 
1 20 15 3 0 35 
é - + + + ù 
= ê ú ë + + + + û 
20 74 
36 38 
é ù 
= ê ú 
ë û
1 3 
6 2 8 
5 0 
1 4 5 
2 7 
BA 
é ù 
ê ú é - ù = ê ú ê ú ê ú ë û ë û 
9 10 23 
30 10 40 
19 24 51 
é ù 
= ê - ú ê ú 
êë úû 
1 2 
2 5 3 0 
2. 3 1 
4 1 2 1 
0 1 
AB 
é - ù 
ê ú é ù = ê ú ê ú ë - û êë - úû 
6 7 1 2 
10 14 11 1 
4 1 2 1 
é - - - ù 
= ê ú ê ú 
êë - - - úû 
BA 
no está definida pues los tamaños no coinciden. 
No se puede multiplicar una matriz 2 ´ 3 por otra 4 ´ 
2 
La multiplicación de matrices :
Propiedades de la multiplicación de matrices 
Si AB y C son matrices para las cuales la multiplicación esta definida y k 
es un número real (escalar): 
1. A(BC) = (AB)C propiedad asociativa 
2. A( B + C ) = AB + AC propiedad distributiva 
3. ( A + B )C = AC + BC propiedad distributiva 
4. (kA)B = k(AB) asociativa escalar 
Ejemplo: 
Demuestra las siguientes igualdades. 
- ê ú = ê ú 
[ ] 
5 
é ù 
1. 3 3 1 1 10 
êë- 2 
úû 
- ê- ú = ê ú 
êë úû 
[ ] 
3 
é ù 
2. 5 0 1 9 15 
0 
La multiplicación de matrices :
La multiplicación de matrices: 
é ù 
ê - ú - ê ú = 
[ ] 
1 
1 
3. 0 1 1 2 3 
ê - 2 
ú 
ê ë 2 
ú 
û 
0 1 1 3 0 2 
4. 
é - ù é- ù é ù 
ê 3 2 ú ê = ë û ë 0 - 2 ú ê û ë- 3 5 
ú û 
3 1 4 1 3 5 
5. 
é - ù é- ù 
ê = ë 3 - 2 5 ú ê ú û ë 0 - 2 1 
û 
1 3 9 2 23 
no está definida 
é- ù é- ù 
ê ú é 0 1 - 5 
ù ê ú ê - ú ê ë- ú = - - û ê ú êë úû êë - úû 
6. 0 2 6 2 12 
3 1 6 
6 0 0 6 30 
1 3 
é ù 
é 2 0 - 2 1 ù ê 1 0 ú ê ú é 5 - 7 
ù ê = ë - - ú ê ú û ê - ú ë û 
7. 
2 3 1 1 1 5 3 14 
ê ú ë 1 - 3 
û
La multiplicación de matrices : 
1 3 4 9 5 4 
1 0 2 0 2 1 2 0 2 1 
é ù é - ù 
ê ú ê ú é - ê ú 8. 
ù = ê - ú ê - 1 5 ú ê ë - 2 3 - 1 1 ú û ê - 12 15 - 3 4 
ú 
ê ú ê ë 1 - 3 û ë 8 - 9 1 - 2 
ú û 
Ejemplos: 
9. ¿Qué tamaño tienen las matrices AB y BA si A es una matriz 
3x4 y B es una matriz 4x3? 
10. ¿Qué tamaño tienen las matrices AB y BA si A es una matriz 
5x4 y B es una matriz 3x5?
La inversa de una matriz: 
La matriz identidad 
La matriz cuadrada diagonal nxn cuyas entradas en 
la diagonal principal son todas 1 y las demás 
entradas son todas 0 se conoce como la matriz 
identidad nxn. 
1 0 ... 0 
0 1 ... 0 
é ù 
ê ú 
ê ú 
ê ú 
ê ú 
ë û 
I = é ù 
M M M M 2 
0 0 0 1 
n I = 
1 0 
0 1 
I = 
ê ú 
ë û 3 
1 0 0 
0 1 0 
0 0 1 
é ù 
ê ú 
ê ú 
êë úû 
La inversa de una matriz 
Sea A una matriz cuadrada nxn. Si existe una matriz B, nxn tal 
que AB = BA = In, decimos que B es la matriz inversa de A y la 
denotamos por B = A-1.
Ejemplos: 
1. Verifica que la matriz inversa de es . 
1 0 
2 2 
é ù 
ê ú 
ë û 
1 0 
1 1 
é ù 
ê ú 
ê - ú 
ë û 
2 
1 0 2 
4 2 1 
1 2 10 
é - ù 
ê - ú ê ú 
êë - úû 
9 2 2 
41 4 9 
2 2 
5 1 1 
é - ù 
ê - ú ê ú 
ê ú 
êë - úû 
2. Verifica que la matriz inversa de es . 
Procedimiento para encontrar la inversa de una matriz 
Si A es una matriz invertible nxn construya la matriz aumentada 
. La matriz inversa A-1, nxn, se obtiene reduciendo la 
[ ] n A I 
matriz mediante operaciones elementales de filas hasta obtener 
la matriz . 
éë I A- 1 
n ùû 
Ejemplos: 
1. Encuentra la matriz inversa de . 
2 4 
3 1 
A é ù 
= ê ú 
ë û 
2 41 0 
3 10 1 
é ù 
ê ú 
ë û 
1 1 
1 
2 
f ® f ¾ ¾ ¾ ® 
é 1 2 1 
ù 
ê 0 
ú 
ê 3 1 2 
ú 
ë 0 1 
û 
La inversa de una matriz:
¾ -¾3 f1¾+ f2®¾f2¾® 
é 1 2 1 
ù 
ê 0 
ú 
ê 3 1 2 
0 1 
ú 
ë û 
Verifica que AA-1 = I2 . 
1 
é ù 
ê ú 
ê - ú 
ë û 
1 2 2 0 
0 5 3 1 - 2 
2 2 
1 
5 
- f ® f ¾ ¾ ¾ ¾® 
1 
é ê 1 2 0 
ù 
2 ú 
ê 0 1 3 - 1 
ú ë 10 5 
û 
1 2 1 
10 
25 
0 1 3 1 
é - ù 
ê ú 
ê ë 10 - ú 5 
û 
¾ -¾2 f2¾+ f1®¾f1¾® 
1 
1 
10 
2 
5 
3 1 
10 5 
A- 
é - ù 
= ê ú 
ê - ú ë û 
1 1 4 
10 3 2 
é - ù 
= ê ú ë - û 
La inversa de una matriz:
2 3 
3 5 
é - ù 
ê ú 
ë û 
2. Encuentra la matriz inversa de . 
2 3 1 0 
3 5 0 1 
é - ù 
ê ú 
1 
ë û 2 
1 1 
f ® f ¾ ¾ ¾ ® 
1 3 0 
é 1 
ù ê - 2 
2 
ú 
ê ë 3 5 0 1 
ú 
û 
¾ -¾3 f1¾+ f2®¾f2¾® 
1 3 0 
é 1 
ù ê - ê 2 
2 
ú 
êë - ú úû 
0 19 3 1 2 2 
2 2 
2 
19 
f ® f ¾ ¾ ¾ ¾® 
1 3 0 
é - 1 
ù ê 2 2 
ú 
ê ú 
ë 0 1 - 3 2 19 19 
û 
2 1 1 
3 
2 
f + f ® f ¾ ¾ ¾ ¾ ® 
1 0 5 
19 
319 
0 1 3 2 
é ù 
ê ú 
ê - ú 
ë 19 19 
û 
La inversa de una matriz:
La iversa de una matriz: 
1 
5 
19 
3 
19 
3 2 
19 19 
A- 
é ù 
= ê ú 
ê - ú 
ë û 
é 5 ù 
1 3 
19 3 2 
= ê ú ë - û 
4 2 
2 1 
é ù 
ê ú 
ë û 
3. Encuentra la matriz inversa de . 
4 2 1 0 
2 1 0 1 
é ù 
ê ú 
ë û ¾ ¾f1 + 2¾f2®¾f2® 
4 2 1 0 
0 0 0 1 
é ù 
ê ú 
ë û 
No es posible tener la matriz inversa en el lado izquierdo por lo 
tanto la matriz no es invertible, la matriz inversa no existe.
Sistemas de ecuaciones 2x2 y ecuaciones matriciales. 
Si tenemos un sistemas de ecuaciones 2x2, 
podemos definir los siguientes conceptos, 
a. La matriz de los coeficientes, 
b. El vector variable, 
c. El vector constante, 
é ù 
= ê ú 
ë û 
é ù 
= ê ú 
ë û 
é ù 
= ê ú 
ë û 
d. La ecuación matricial del sistema, 
a x a y k 
a x a y k 
+ = ìí 
î + = 
11 12 1 
21 22 2 
11 12 
21 22 
. 
a a 
A 
a a 
. 
x 
X 
y 
1 
2 
. 
k 
K 
k 
a a x k 
a a y k 
é ê 11 12 ù é ù é ù 
ú ê ú = ê 1 
ú 
ë 21 22 û ë û ë 2 
û 
. . 
A.X = K
Sistemas de ecuaciones 2x2 y ecuaciones matriciales. 
La ecuación matricial del sistema se puede resolver multiplicando 
ambos lados de la ecuación por la inversa de la matriz de los 
coeficientes. 
A- 1A.X = A- 1K 
X = A- 1K 
é a b 
ù 
Se puede demostrar que la matriz inversa 2x2, 
ê c d 
ú 
ë û 1 es 
1 . 
é a b ù - é d - b 
ù 
ê ú = ê ë c d û ad - bc ë - c a 
ú û 
Ejemplo: 
Resuelve el sistema usando la ecuación 
2 3 7 
1. 
x y 
x y 
- = ìí 
î + = 
3 5 20
Sistemas de ecuaciones 2x2 y ecuaciones matriciales. 
2 x 3 y 
7 
3 x 5 y 
20 
ì - = 
í Þ î + = 
2 3 x 
7 
3 5 y 
20 
é - ù é ù é ù 
ê ú ê ú = ê ú 
ë û ë û ë û 
1 2 3 1 5 3 
3 5 2 5 3 3 3 2 
é - ù - é ù 
ê ú = ë û ( ) - ( - ) 
ê ë- ú û 
1 5 3 
19 3 2 
é ù 
= ê ú ë - û 
2 3 x 
1 5 3 7 
3 5 y 
19 3 2 20 
é - ù é ù é ù é ù 
ê ú ê ú = ê ú ê ú ë û ë û ë- û ë û 
1 5 3 
19 3 2 
é ù 
ê - ú ë û 
1 0 x 
1 95 
0 1 y 
19 19 
é ù é ù é ù 
ê ú ê ú = ê ú 
ë û ë û ë û 
5 
1 
x 
y 
é ù é ù 
ê ú = ê ú 
ë û ë û 
Þ x = 5, y = 1 C.S. = {( 5,1)} 
Solución:
Sistemas de ecuaciones 2x2 y ecuaciones matriciales. 
Ejemplo 2: 
Pedro invirtió $10,000 parte al 6% de interés anual y el resto al 
12% anual. ¿Cuánto debe invertir a cada por ciento de manera 
que obtenga un, 
a. 8% de interés anual? 
b. 10% de interés anual? 
c. 10.5% de interés anual? 
Escribe la ecuación matricial y resuelve el sistema. 
Solución: 
Sea x la cantidad invertida al 6% y y la cantidad invertida al 12%. 
( ) 
10000 
. 
x y 
+ = ìïí 
îï + = 
.06 .12 .08 10000 
a 
x y 
10000 
x y 
x y 
ì + = 
Þ í + = î 
.06 .12 800 
Las ecuación matricial es : 
1 1 x 
10000 
.06 .10 y 
800 
é ù é ù é ù 
ê ú ê ú = ê ú 
ë û ë û ë û
Sistemas de ecuaciones 2x2 y ecuaciones matriciales. 
La inversa de la matriz de coeficientes es, 
2 50 1 1 3 
.06 .10 1 50 
é ù é ù 1 
ê - ú 
ê ú = ê ú 
ë û ê ú êë - úû 
3 
- 
2 50 2 50 3 1 1 3 10000 
1 50 .06 .10 1 50 800 
é - ù é ù ê ú é ù é x 
ù ê - ú é ù 
ê ú ê ú ê ú = ê ú ê ú 
ê - ú ë û ë y 
û ê - ú ë û êë 3 úû êë 3 
úû 
1 0 x 
6666.67 
0 1 y 
3333.33 
é ù é ù é ù 
ê ú ê ú = ê ú 
ë û ë û ë û 
x = $6666.67 y = $3333.33
Sistemas de ecuaciones 2x2 y ecuaciones matriciales. 
( ) 
10000 
. 
x y 
+ = ìïí 
îï + = 
.06 .12 .10 10000 
b 
x y 
10000 
x y 
x y 
ì + = 
Þ í + = î 
.06 .12 1000 
2 50 2 50 3 1 1 3 10000 
1 50 .06 .10 1 50 1000 
é - ù é ù ê ú é ù é x 
ù ê - ú é ù 
ê ú ê ú ê ú = ê ú ê ú 
ê - ú ë û ë y 
û ê ú ë û êë 3 úû êë - 3 
úû 
1 0 x 
3333.33 
0 1 y 
6666.67 
é ù é ù é ù 
ê ú ê ú = ê ú 
ë û ë û ë û 
x = $3333.33 y = $6666.67
Sistemas de ecuaciones 2x2 y ecuaciones matriciales. 
( ) 
10000 
x y 
+ = ìïí 
îï + = 
1 1 x 
10000 
.06 .10 y 
1050 
x y 
x y 
ì + = 
Þ í + = î 
é ù é ù é ù 
ê ú ê ú = ê ú 
ë û ë û ë û 
2 50 2 50 3 1 1 3 10000 
1 50 .06 .10 1 50 1050 
é - ù é ù ê ú é ù é x 
ù ê - ú é ù 
ê ú ê ú ê ú = ê ú ê ú 
ê - ú ë û ë y 
û ê ú ë û êë 3 úû êë - 3 
úû 
1 0 x 
2500 
0 1 y 
7500 
é ù é ù é ù 
ê ú ê ú = ê ú 
ë û ë û ë û 
x = $2500 y = $7500 
. 
.06 .12 .105 10000 
c 
x y 
10000 
.06 .12 1050
Post-prueba 
1. Suma las matrices 
2 1 2 3 0 1 
0 4 1 4 3 3 
3 3 5 0 0 4 
é - - ù é - - ù 
ê ú + ê ú = ê ú ê ú 
êë - úû êë úû 
2. Resta las matrices 
2 0 0 3 0 1 
0 3 1 1 3 1 
3 1 2 0 0 1 
é - ù é - - ù 
ê ú - ê ú = ê ú ê ú 
êë - úû êë úû
3. Multiplica las matrices 
1 1 0 3 0 1 
0 2 1 . 4 1 0 
3 3 1 0 0 4 
é - ù é - - ù 
ê ú ê ú = ê ú ê ú 
êë - úû êë úû 
4. Encuentra la multiplicación ecalar 
2 1 2 
5 0 4 1 
é - - ù 
ê ú ê ú 
= êë - 3 3 5 
úû 
5. Pedro invirtió $10,000 parte al 6% de interés anual y el 
resto al12% anual. ¿Cuánto debe invertir a cada por ciento 
de manera que obtenga un 8% de interés anual? Resuelve 
usando matrices.
Respuesta de la pre y post pruebas 
1. Suma las matrices 
2 1 2 3 0 1 1 1 3 
0 4 1 4 3 3 4 7 4 
3 3 5 0 0 4 3 3 9 
é - - ù é - - ù é - - - ù 
ê ú + ê ú = ê ú ê ú ê ú ê ú 
êë - úû êë úû êë - úû 
2. Resta las matrices 
2 0 0 3 0 1 5 0 1 
0 3 1 1 3 1 1 0 0 
3 1 2 0 0 1 3 1 1 
é ù é - - ù é ù 
ê ú - ê ú = ê - ú ê ú ê ú ê ú 
êë - úû êë úû êë - úû
3. Multiplica las matrices 
1 1 0 3 0 1 7 1 4 
0 2 1 . 4 1 0 2 2 4 
3 3 1 0 0 4 21 3 7 
é - ù é - - ù é - - ù 
ê ú ê ú = ê ú ê ú ê ú ê ú 
êë - úû êë úû êë úû 
4. Encuentra la multiplicación ecalar 
2 1 2 10 5 10 
5 0 4 1 0 20 5 
é - - ù é - - ù 
ê ú ê ú ê ú = ê ú 
êë - 3 3 5 úû êë - 15 15 25 
úû
5. Pedro invirtió $10,000 parte al 6% de interés anual y el 
resto al12% anual. ¿Cuánto debe invertir a cada por ciento 
de manera que obtenga un 8% de interés anual? Resuelve 
usando matrices. 
Solución: 
Sea x la cantidad invertida al 6% y y la cantidad invertida al 12%. 
( ) 
10000 
x y 
x y 
+ = ìïí 
îï + = 
.06 .12 .08 10000 
10000 
x y 
x y 
ì + = 
Þ í + = î 
.06 .12 800 
Las ecuación matricial es : 
1 1 x 
10000 
.06 .10 y 
800 
é ù é ù é ù 
ê ú ê ú = ê ú 
ë û ë û ë û
La inversa de la matriz de coeficientes es, 
2 50 1 1 3 
.06 .10 1 50 
é ù é ù 1 
ê - ú 
ê ú = ê ú 
ë û ê ú êë - úû 
3 
- 
2 50 2 50 3 1 1 3 10000 
1 50 .06 .10 1 50 800 
é - ù é ù ê ú é ù é x 
ù ê - ú é ù 
ê ú ê ú ê ú = ê ú ê ú 
ê - ú ë û ë y 
û ê ú ë û êë 3 úû êë - 3 
úû 
1 0 x 
6666.67 
0 1 y 
3333.33 
é ù é ù é ù 
ê ú ê ú = ê ú 
ë û ë û ë û 
x = $6666.67 y = $3333.33

Álgebra de matrices

  • 1.
  • 2.
    Justificación Las matricesson una herramienta importante en las representación de ideas matemáticas. Sus aplicaciones alcanzan todas las ramas de matemáticas y ciencias. El conceptos de matriz es tan importante que existe toda una rama de las matemáticas que trata exclusivamente el estudio de las matrices, esta se conoce como el álgebra lineal. Veremos en este módulo los conceptos generales de matrices y las aplicaciones a la solución de sistemas de ecuaciones lineales.
  • 3.
    Pre-prueba 1. Sumalas matrices 2 1 2 3 0 1 0 4 1 4 3 3 3 3 5 0 0 4 é - - ù é - - ù ê ú + ê ú = ê ú ê ú êë - úû êë úû 2. Resta las matrices 2 0 0 3 0 1 0 3 1 1 3 1 3 1 2 0 0 1 é - ù é - - ù ê ú - ê ú = ê ú ê ú êë - úû êë úû
  • 4.
    3. Multiplica lasmatrices 1 1 0 3 0 1 0 2 1 . 4 1 0 3 3 1 0 0 4 é - ù é - - ù ê ú ê ú = ê ú ê ú êë - úû êë úû 4. Encuentra la multiplicación ecalar 2 1 2 5 0 4 1 é - - ù ê ú ê ú = êë - 3 3 5 úû 5. Pedro invirtió $10,000 parte al 6% de interés anual y el resto al12% anual. ¿Cuánto debe invertir a cada por ciento de manera que obtenga un 8% de interés anual? Resuelve usando matrices.
  • 5.
    Objetivos: 1. Definirel concepto de matriz. 2. Definir los conceptos de matrices cuadradas, matriz identidad, matriz transpuesta, matriz inversa, vectores fila y columna y matrices triangularizadas. 3. Definir las operaciones entre matrices. 4. Resolver ejercicios de aplicación usando matrices.
  • 6.
    Definición: Una matrizes un arreglo rectangular de números. Los números que forman la matriz se llaman entradas o elementos y se escriben dentro de paréntesis. Las matrices se identifican con letras mayúsculas. Ejemplos de matrices: 2 3 4 5 A é ù = ê ú ë û 3 1 3 3 2 2 4 0 5 B é - - ù = ê - ú ê ú êë úû 3 2 0 4 1 3 C é ù = ê ú ë - û Las líneas horizontales de números se conoce como filas y las verticales como columnas. fila 3 2 0 4 1 3 C é ù = ê ú ë - û columna
  • 7.
    Al número defilas por el número de columnas de una matriz se le llama el orden o tamaño de la matriz. 2 3 4 5 A é ù = ê ú ë û 3 1 3 3 2 2 4 0 5 B é - - ù = ê - ú ê ú êë úû 3 2 0 4 1 3 C é ù = ê ú ë - û Matriz 2x2 Matriz 3x3 Matriz 2x3 Una matriz puede tener cualquier número finito de filas y de columnas.
  • 8.
    Definición de matrizmxn: Un arreglo rectangular de números que tiene m filas y n columnas se conoce como una matriz m x n. a a a a a a a a a a a é ê 11 12 13 1 ù ú ê 21 22 23 2 ú ê ú = ê 31 32 33 ú ê : ú ê ê : ú ú êë 1 2 3 úû .... ... ... : : : ... : ... n n m m m mn A a a a a Los elementos de la matriz se expresan de la forma aij donde i corresponde a la posición de la fila y j corresponde a la posición de la columna. Una matriz mxn se suele escribir en la forma general abreviada, o ij mxn ij A = éë a ùû A = éë a ùû
  • 9.
    Definición de unvector fila: Una matriz que tiene una sola fila se llama vector fila. [ ] 1 2 3 ... n A = a a a a Ejemplo: A = [1 2 0 - 1] Definición de un vector columna: Una matriz que tiene una sola columna se llama vector columna. Ejemplo: 2 0 1 B é ù = ê ú ê ú êë úû vector fila 1x4 vector columna 3x1 Aclaración: No confunda la notación aij de un elemento con la notación de una matriz. éë ij ùû ( ij ) a = a
  • 10.
    Definición : Dosmatrices son iguales si tienen el mismo tamaño y los mismos elementos. Ejemplo: 1 1 3 1 é ù é ù ê ú = ê ú = = ë - û ë - û Si entonces 1; 3; 1 5 4 1 4; 5 x y x y z v z v = = Definición : La transpuesta de una matriz mxn, A es la matriz nxm cuya fila i es la columna j de A. La transpuesta de A se denota por AT Ejemplo: 0 4 0 3 1 Si A= entonces 3 1 4 1 4 1 4 AT é ù é ù ê ú ê ú = ê - ú ë - û êë úû
  • 11.
    Matrices especiales: Matricesespeciales: 1. La matriz cero Una matriz mxn cuyas entradas son todas ceros de conoce como la matriz cero y se denota por 0nxm o solo por 0. Tenga cuidado que no confunda la matriz cero con el número cero. é 0 0 0 0 = ù Ejemplo: 2x3 ê ë 0 0 0 ú û La matriz cero 2x3 es; 2. Matrices cuadradas Una matriz cuadrada es aquella que tiene el mismo número de filas que de columnas. Ejemplo: 3 1 3 3 2 2 4 0 5 B é - - ù = ê - ú ê ú êë úû Matriz cuadrada 3x3
  • 12.
    4 1 36 A é - ù = ê ú ë û Matriz cuadrada 2x2 3. Matriz diagonal Una matriz cuadrada nxn cuyas entradas son todas ceros excepto las entradas de la diagonal se llama matriz diagonal. Ejemplo: Una matriz diagonal 2x2 es; Una matriz diagonal 3x3 es; 4 0 0 6 A é ù = ê ú ë û 3 0 0 0 2 0 0 0 5 B é ù = ê - ú ê ú êë úû Matrices especiales:
  • 13.
    Matrices especiales: 4.Matrices triangularizadas Una matriz se dice que está triangularizada por arriba si todas las entradas bajo la diagonal principal son cero. Una matriz se dice que está triangularizada por abajo si todas las entradas sobre la diagonal principal son cero. Ejemplos: Una matriz triangularizada por arriba es; 3 1 3 0 2 0 0 0 5 A é - - ù = ê ú ê ú êë úû Una matriz triangularizada por abajo es; 3 0 0 3 2 0 1 0 5 B é ù = ê ú ê ú êë úû
  • 14.
    5. Matriz identidad Una matriz cuadrada cuyas entradas son todas cero excepto las de la diagonal principal que tiene entradas iguales a 1, se llama matriz identidad. Existe una matriz identidad para cada tamaño de matriz cuadrada nxn. Ejemplos: La matriz identidad 2x2 es; La matriz identidad 3x3 es; La matriz identidad 4x4 es; 1 0 0 1 I é ù = ê ú ë û 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 I é ù ê ú = ê ú ê ú ê ú ë û I é ù = ê ú ê ú êë úû Matrices especiales:
  • 15.
    Operaciones con matrices: 1. Suma de matrices = éë ùû = éë ùû Si A a y B b son dos matrices mxn entonces ij ij definimos la suma de A y B por, + = éë ùû + éë ùû º éë + ùû A B a b a b ij ij ij ij La suma de matrices se obtiene sumando las entradas correspondientes de las dos matrices. Observe que la suma está bién definida si las dos matrices tienen el mismo tamaño. Ejemplos: Encuentra la suma las matrices. 3 0 2 5 3 6 1. Si y B entonces 2 1 4 0 2 5 3 0 2 5 3 6 3 5 0 3 2 6 2 1 4 0 2 5 2 0 1 2 4 4 A A B é - ù é - ù = ê ú = ê ú ë - û ë û é - ù é - ù é + - - + ù + = ê ú + ê ú º ê ú ë - û ë û ë + - + + û
  • 16.
    Operaciones con Matrices: 8 3 4 2 1 8 A B é - ù + º ê ú ë û 1 2 7 2 2. Si 3 4 y B 6 4 entonces 5 6 3 0 1 2 7 2 1 7 2 2 8 0 3 4 6 4 3 6 4 4 3 8 5 6 3 0 5 3 6 0 8 6 A A B é ù é - ù = ê ú = ê - ú ê ú ê ú êë úû êë úû é ù é - ù é + - ù é ù + = ê ú + ê - ú º ê - + ú = ê - ú ê ú ê ú ê ú ê ú êë úû êë úû êë + + úû êë úû
  • 17.
    Propiedades de matricesnxm: Propiedades de matrices nxm: 1. A + B = B + A, propiedad conmutativa. 2. A + (B + C) = (A + B) + C, propiedad asociativa 3. A + 0 = 0 + A , propiedad de identidad 4. (A + B)T = AT + BT propiedad de las transpuestas Ejemplos: 1 2 1 0 1 2 2 1 1 Si A , B , C , 2 0 1 1 3 1 0 2 1 0 0 0 0 0 0 D é ù é ù é - - ù = ê ú = ê ú = ê ú ë - û ë - û ë - û é ù = ê ú ë û a. Demuestra que A + B = B + A. 1 2 1 0 1 2 1 3 3 2 0 1 1 3 1 1 3 2 A B é ù é ù é ù + = ê ú + ê ú º ê ú ë - û ë - û ë - - û
  • 18.
    Propiedades de matricesnxm: 0 1 2 1 2 1 1 3 3 1 3 1 2 0 1 1 3 2 B A é ù é ù é ù + = ê ú + ê ú º ê ú ë - û ë - û ë - - û Por lo tanto A+ B = B + A. b. Demuestra que A + (B + C) = (A +B) + C. ( ) 1 2 1 2 2 1 1 4 2 2 0 1 1 5 2 1 5 3 A B C é ù é - ù é - ù + + = ê ú + ê ú = ê ú ë - û ë - û ë - - û ( ) 1 2 3 2 1 1 1 4 2 1 3 2 0 2 1 1 5 3 A B C é ù é - - ù é - ù + + = ê ú + ê ú = ê ú ë - - û ë - û ë - - û Por lo tanto A+ ( B + C) = ( A+ B) + C.
  • 19.
    Propiedades de matricesnxm: c. Demuestra que A + 0 = A. 1 2 1 0 0 0 1 2 1 A 0 é ù é ù é ù + = ê + = ë - 2 0 1 ú ê ú ê ú û ë 0 0 0 û ë - 2 0 1 û Definición de la multiplicación escalar: Si es una matriz mxn y k es un número real (un escalar) definimos y denotamos la multiplicación escalar de A y k por, ij ij kA = k éë a ùû = éë ka ùû . ij A = éë a ùû La multiplicación escalar se obtiene multiplicando cada entrada o elemento de la matriz A por el escalar k.
  • 20.
    La multiplicación dematrices Para definir la multiplicación de dos matrices necesitamos definir la multiplicación de un vector fila por un vector columna y determinar los tamaños de las matrices que se pueden multiplicar. La multiplicación de matrices : Definición del producto interno de vectores El producto interno de un vector fila de tamaño, 1xp, por un vector columna de tamaño, px1, se denota y define por, 11 12 U.V = éë u u u13 ... u1 p ùû . v v v é ê 11 ù ú ê 21 ú ê ú ê 31 ú ê M ú êë v p1 úû 11 11 12 21 13 31 1 1 . . . ... . p p = u v + u v + u v + + u v Observa que el producto interno de un vector fila por un vector columna produce un número real.
  • 21.
    La multiplicación dematrices : Ejemplo: Encuentra el producto interno de los siguientes vectores. 1. [ 2 1 - 3 4 - 1]. 3 1 4 5 6 é ù ê - ú ê ú ê ú ê ú ê ú êë úû = 2( 3) + 1( - 1) + ( - 3) ( 4) + 4( 5) + ( - 1) ( 6) = 6 + ( - 1) + ( - 12) + 20 + ( - 6) = 7 2. [ - 3 - 4 0 1]. = - 3( - 1) + ( - 4) ( - 5) + ( 0) (1) + 1( 0) = 3 + 20 + 0 + 0 = 23 1 5 1 0 é - ù ê - ú ê ú ê ú ê ú ë û Ojo: El resultado del producto interno es un número real y el número de columnas del primer vector debe ser igual al número de filas del segundo.
  • 22.
    La multiplicación dematrices : Definición de la multiplicación de matrices Sea A una matriz de tamaño nxp,y sea B una matriz de tamaño pxm. Definimos y denotamos la multiplicación de A y B por A.B = C, donde C es la matriz de tamaño nxm cuyas entradas cij son el producto interno de la fila i por la columna j. Ejemplo: Encuentra los productos AB y BA de las siguientes matrices. 1 3 6 2 8 1. 5 0 1 4 5 2 7 A y B é ù é - ù ê ú = ê ú = ê ú ë û ê ú ë û 1 2 é - ù ê ú é 2 5 0 ù = ê ú = ê - ú êë - úû ë û 2. 3 1 4 1 1 A y B 0 1
  • 23.
    La multiplicación dematrices : 1 3 6 2 8 1. . 5 0 1 4 5 2 7 AB é ù é - ù ê ú = ê ú ê ú ë û ê ú ë û 1 3 é é ù é ù ù ê ê [ 6 - 2 8 ] ê 5 ú ê ú [ 6 - 2 8 ] ê ê 0 ú ú ú ú ê êë 3 úû êë 7 úû ú = ê ú ê é 1 ù é 3 ù ú ê [ 1 4 5 ] ê ê ê 5 ú ú [ 1 4 5 ] ê 0 ú ú ê ú ú êë êë 3 úû êë 7 úû úû 6 10 24 18 0 56 1 20 15 3 0 35 é - + + + ù = ê ú ë + + + + û 20 74 36 38 é ù = ê ú ë û
  • 24.
    1 3 62 8 5 0 1 4 5 2 7 BA é ù ê ú é - ù = ê ú ê ú ê ú ë û ë û 9 10 23 30 10 40 19 24 51 é ù = ê - ú ê ú êë úû 1 2 2 5 3 0 2. 3 1 4 1 2 1 0 1 AB é - ù ê ú é ù = ê ú ê ú ë - û êë - úû 6 7 1 2 10 14 11 1 4 1 2 1 é - - - ù = ê ú ê ú êë - - - úû BA no está definida pues los tamaños no coinciden. No se puede multiplicar una matriz 2 ´ 3 por otra 4 ´ 2 La multiplicación de matrices :
  • 25.
    Propiedades de lamultiplicación de matrices Si AB y C son matrices para las cuales la multiplicación esta definida y k es un número real (escalar): 1. A(BC) = (AB)C propiedad asociativa 2. A( B + C ) = AB + AC propiedad distributiva 3. ( A + B )C = AC + BC propiedad distributiva 4. (kA)B = k(AB) asociativa escalar Ejemplo: Demuestra las siguientes igualdades. - ê ú = ê ú [ ] 5 é ù 1. 3 3 1 1 10 êë- 2 úû - ê- ú = ê ú êë úû [ ] 3 é ù 2. 5 0 1 9 15 0 La multiplicación de matrices :
  • 26.
    La multiplicación dematrices: é ù ê - ú - ê ú = [ ] 1 1 3. 0 1 1 2 3 ê - 2 ú ê ë 2 ú û 0 1 1 3 0 2 4. é - ù é- ù é ù ê 3 2 ú ê = ë û ë 0 - 2 ú ê û ë- 3 5 ú û 3 1 4 1 3 5 5. é - ù é- ù ê = ë 3 - 2 5 ú ê ú û ë 0 - 2 1 û 1 3 9 2 23 no está definida é- ù é- ù ê ú é 0 1 - 5 ù ê ú ê - ú ê ë- ú = - - û ê ú êë úû êë - úû 6. 0 2 6 2 12 3 1 6 6 0 0 6 30 1 3 é ù é 2 0 - 2 1 ù ê 1 0 ú ê ú é 5 - 7 ù ê = ë - - ú ê ú û ê - ú ë û 7. 2 3 1 1 1 5 3 14 ê ú ë 1 - 3 û
  • 27.
    La multiplicación dematrices : 1 3 4 9 5 4 1 0 2 0 2 1 2 0 2 1 é ù é - ù ê ú ê ú é - ê ú 8. ù = ê - ú ê - 1 5 ú ê ë - 2 3 - 1 1 ú û ê - 12 15 - 3 4 ú ê ú ê ë 1 - 3 û ë 8 - 9 1 - 2 ú û Ejemplos: 9. ¿Qué tamaño tienen las matrices AB y BA si A es una matriz 3x4 y B es una matriz 4x3? 10. ¿Qué tamaño tienen las matrices AB y BA si A es una matriz 5x4 y B es una matriz 3x5?
  • 28.
    La inversa deuna matriz: La matriz identidad La matriz cuadrada diagonal nxn cuyas entradas en la diagonal principal son todas 1 y las demás entradas son todas 0 se conoce como la matriz identidad nxn. 1 0 ... 0 0 1 ... 0 é ù ê ú ê ú ê ú ê ú ë û I = é ù M M M M 2 0 0 0 1 n I = 1 0 0 1 I = ê ú ë û 3 1 0 0 0 1 0 0 0 1 é ù ê ú ê ú êë úû La inversa de una matriz Sea A una matriz cuadrada nxn. Si existe una matriz B, nxn tal que AB = BA = In, decimos que B es la matriz inversa de A y la denotamos por B = A-1.
  • 29.
    Ejemplos: 1. Verificaque la matriz inversa de es . 1 0 2 2 é ù ê ú ë û 1 0 1 1 é ù ê ú ê - ú ë û 2 1 0 2 4 2 1 1 2 10 é - ù ê - ú ê ú êë - úû 9 2 2 41 4 9 2 2 5 1 1 é - ù ê - ú ê ú ê ú êë - úû 2. Verifica que la matriz inversa de es . Procedimiento para encontrar la inversa de una matriz Si A es una matriz invertible nxn construya la matriz aumentada . La matriz inversa A-1, nxn, se obtiene reduciendo la [ ] n A I matriz mediante operaciones elementales de filas hasta obtener la matriz . éë I A- 1 n ùû Ejemplos: 1. Encuentra la matriz inversa de . 2 4 3 1 A é ù = ê ú ë û 2 41 0 3 10 1 é ù ê ú ë û 1 1 1 2 f ® f ¾ ¾ ¾ ® é 1 2 1 ù ê 0 ú ê 3 1 2 ú ë 0 1 û La inversa de una matriz:
  • 30.
    ¾ -¾3 f1¾+f2®¾f2¾® é 1 2 1 ù ê 0 ú ê 3 1 2 0 1 ú ë û Verifica que AA-1 = I2 . 1 é ù ê ú ê - ú ë û 1 2 2 0 0 5 3 1 - 2 2 2 1 5 - f ® f ¾ ¾ ¾ ¾® 1 é ê 1 2 0 ù 2 ú ê 0 1 3 - 1 ú ë 10 5 û 1 2 1 10 25 0 1 3 1 é - ù ê ú ê ë 10 - ú 5 û ¾ -¾2 f2¾+ f1®¾f1¾® 1 1 10 2 5 3 1 10 5 A- é - ù = ê ú ê - ú ë û 1 1 4 10 3 2 é - ù = ê ú ë - û La inversa de una matriz:
  • 31.
    2 3 35 é - ù ê ú ë û 2. Encuentra la matriz inversa de . 2 3 1 0 3 5 0 1 é - ù ê ú 1 ë û 2 1 1 f ® f ¾ ¾ ¾ ® 1 3 0 é 1 ù ê - 2 2 ú ê ë 3 5 0 1 ú û ¾ -¾3 f1¾+ f2®¾f2¾® 1 3 0 é 1 ù ê - ê 2 2 ú êë - ú úû 0 19 3 1 2 2 2 2 2 19 f ® f ¾ ¾ ¾ ¾® 1 3 0 é - 1 ù ê 2 2 ú ê ú ë 0 1 - 3 2 19 19 û 2 1 1 3 2 f + f ® f ¾ ¾ ¾ ¾ ® 1 0 5 19 319 0 1 3 2 é ù ê ú ê - ú ë 19 19 û La inversa de una matriz:
  • 32.
    La iversa deuna matriz: 1 5 19 3 19 3 2 19 19 A- é ù = ê ú ê - ú ë û é 5 ù 1 3 19 3 2 = ê ú ë - û 4 2 2 1 é ù ê ú ë û 3. Encuentra la matriz inversa de . 4 2 1 0 2 1 0 1 é ù ê ú ë û ¾ ¾f1 + 2¾f2®¾f2® 4 2 1 0 0 0 0 1 é ù ê ú ë û No es posible tener la matriz inversa en el lado izquierdo por lo tanto la matriz no es invertible, la matriz inversa no existe.
  • 33.
    Sistemas de ecuaciones2x2 y ecuaciones matriciales. Si tenemos un sistemas de ecuaciones 2x2, podemos definir los siguientes conceptos, a. La matriz de los coeficientes, b. El vector variable, c. El vector constante, é ù = ê ú ë û é ù = ê ú ë û é ù = ê ú ë û d. La ecuación matricial del sistema, a x a y k a x a y k + = ìí î + = 11 12 1 21 22 2 11 12 21 22 . a a A a a . x X y 1 2 . k K k a a x k a a y k é ê 11 12 ù é ù é ù ú ê ú = ê 1 ú ë 21 22 û ë û ë 2 û . . A.X = K
  • 34.
    Sistemas de ecuaciones2x2 y ecuaciones matriciales. La ecuación matricial del sistema se puede resolver multiplicando ambos lados de la ecuación por la inversa de la matriz de los coeficientes. A- 1A.X = A- 1K X = A- 1K é a b ù Se puede demostrar que la matriz inversa 2x2, ê c d ú ë û 1 es 1 . é a b ù - é d - b ù ê ú = ê ë c d û ad - bc ë - c a ú û Ejemplo: Resuelve el sistema usando la ecuación 2 3 7 1. x y x y - = ìí î + = 3 5 20
  • 35.
    Sistemas de ecuaciones2x2 y ecuaciones matriciales. 2 x 3 y 7 3 x 5 y 20 ì - = í Þ î + = 2 3 x 7 3 5 y 20 é - ù é ù é ù ê ú ê ú = ê ú ë û ë û ë û 1 2 3 1 5 3 3 5 2 5 3 3 3 2 é - ù - é ù ê ú = ë û ( ) - ( - ) ê ë- ú û 1 5 3 19 3 2 é ù = ê ú ë - û 2 3 x 1 5 3 7 3 5 y 19 3 2 20 é - ù é ù é ù é ù ê ú ê ú = ê ú ê ú ë û ë û ë- û ë û 1 5 3 19 3 2 é ù ê - ú ë û 1 0 x 1 95 0 1 y 19 19 é ù é ù é ù ê ú ê ú = ê ú ë û ë û ë û 5 1 x y é ù é ù ê ú = ê ú ë û ë û Þ x = 5, y = 1 C.S. = {( 5,1)} Solución:
  • 36.
    Sistemas de ecuaciones2x2 y ecuaciones matriciales. Ejemplo 2: Pedro invirtió $10,000 parte al 6% de interés anual y el resto al 12% anual. ¿Cuánto debe invertir a cada por ciento de manera que obtenga un, a. 8% de interés anual? b. 10% de interés anual? c. 10.5% de interés anual? Escribe la ecuación matricial y resuelve el sistema. Solución: Sea x la cantidad invertida al 6% y y la cantidad invertida al 12%. ( ) 10000 . x y + = ìïí îï + = .06 .12 .08 10000 a x y 10000 x y x y ì + = Þ í + = î .06 .12 800 Las ecuación matricial es : 1 1 x 10000 .06 .10 y 800 é ù é ù é ù ê ú ê ú = ê ú ë û ë û ë û
  • 37.
    Sistemas de ecuaciones2x2 y ecuaciones matriciales. La inversa de la matriz de coeficientes es, 2 50 1 1 3 .06 .10 1 50 é ù é ù 1 ê - ú ê ú = ê ú ë û ê ú êë - úû 3 - 2 50 2 50 3 1 1 3 10000 1 50 .06 .10 1 50 800 é - ù é ù ê ú é ù é x ù ê - ú é ù ê ú ê ú ê ú = ê ú ê ú ê - ú ë û ë y û ê - ú ë û êë 3 úû êë 3 úû 1 0 x 6666.67 0 1 y 3333.33 é ù é ù é ù ê ú ê ú = ê ú ë û ë û ë û x = $6666.67 y = $3333.33
  • 38.
    Sistemas de ecuaciones2x2 y ecuaciones matriciales. ( ) 10000 . x y + = ìïí îï + = .06 .12 .10 10000 b x y 10000 x y x y ì + = Þ í + = î .06 .12 1000 2 50 2 50 3 1 1 3 10000 1 50 .06 .10 1 50 1000 é - ù é ù ê ú é ù é x ù ê - ú é ù ê ú ê ú ê ú = ê ú ê ú ê - ú ë û ë y û ê ú ë û êë 3 úû êë - 3 úû 1 0 x 3333.33 0 1 y 6666.67 é ù é ù é ù ê ú ê ú = ê ú ë û ë û ë û x = $3333.33 y = $6666.67
  • 39.
    Sistemas de ecuaciones2x2 y ecuaciones matriciales. ( ) 10000 x y + = ìïí îï + = 1 1 x 10000 .06 .10 y 1050 x y x y ì + = Þ í + = î é ù é ù é ù ê ú ê ú = ê ú ë û ë û ë û 2 50 2 50 3 1 1 3 10000 1 50 .06 .10 1 50 1050 é - ù é ù ê ú é ù é x ù ê - ú é ù ê ú ê ú ê ú = ê ú ê ú ê - ú ë û ë y û ê ú ë û êë 3 úû êë - 3 úû 1 0 x 2500 0 1 y 7500 é ù é ù é ù ê ú ê ú = ê ú ë û ë û ë û x = $2500 y = $7500 . .06 .12 .105 10000 c x y 10000 .06 .12 1050
  • 40.
    Post-prueba 1. Sumalas matrices 2 1 2 3 0 1 0 4 1 4 3 3 3 3 5 0 0 4 é - - ù é - - ù ê ú + ê ú = ê ú ê ú êë - úû êë úû 2. Resta las matrices 2 0 0 3 0 1 0 3 1 1 3 1 3 1 2 0 0 1 é - ù é - - ù ê ú - ê ú = ê ú ê ú êë - úû êë úû
  • 41.
    3. Multiplica lasmatrices 1 1 0 3 0 1 0 2 1 . 4 1 0 3 3 1 0 0 4 é - ù é - - ù ê ú ê ú = ê ú ê ú êë - úû êë úû 4. Encuentra la multiplicación ecalar 2 1 2 5 0 4 1 é - - ù ê ú ê ú = êë - 3 3 5 úû 5. Pedro invirtió $10,000 parte al 6% de interés anual y el resto al12% anual. ¿Cuánto debe invertir a cada por ciento de manera que obtenga un 8% de interés anual? Resuelve usando matrices.
  • 42.
    Respuesta de lapre y post pruebas 1. Suma las matrices 2 1 2 3 0 1 1 1 3 0 4 1 4 3 3 4 7 4 3 3 5 0 0 4 3 3 9 é - - ù é - - ù é - - - ù ê ú + ê ú = ê ú ê ú ê ú ê ú êë - úû êë úû êë - úû 2. Resta las matrices 2 0 0 3 0 1 5 0 1 0 3 1 1 3 1 1 0 0 3 1 2 0 0 1 3 1 1 é ù é - - ù é ù ê ú - ê ú = ê - ú ê ú ê ú ê ú êë - úû êë úû êë - úû
  • 43.
    3. Multiplica lasmatrices 1 1 0 3 0 1 7 1 4 0 2 1 . 4 1 0 2 2 4 3 3 1 0 0 4 21 3 7 é - ù é - - ù é - - ù ê ú ê ú = ê ú ê ú ê ú ê ú êë - úû êë úû êë úû 4. Encuentra la multiplicación ecalar 2 1 2 10 5 10 5 0 4 1 0 20 5 é - - ù é - - ù ê ú ê ú ê ú = ê ú êë - 3 3 5 úû êë - 15 15 25 úû
  • 44.
    5. Pedro invirtió$10,000 parte al 6% de interés anual y el resto al12% anual. ¿Cuánto debe invertir a cada por ciento de manera que obtenga un 8% de interés anual? Resuelve usando matrices. Solución: Sea x la cantidad invertida al 6% y y la cantidad invertida al 12%. ( ) 10000 x y x y + = ìïí îï + = .06 .12 .08 10000 10000 x y x y ì + = Þ í + = î .06 .12 800 Las ecuación matricial es : 1 1 x 10000 .06 .10 y 800 é ù é ù é ù ê ú ê ú = ê ú ë û ë û ë û
  • 45.
    La inversa dela matriz de coeficientes es, 2 50 1 1 3 .06 .10 1 50 é ù é ù 1 ê - ú ê ú = ê ú ë û ê ú êë - úû 3 - 2 50 2 50 3 1 1 3 10000 1 50 .06 .10 1 50 800 é - ù é ù ê ú é ù é x ù ê - ú é ù ê ú ê ú ê ú = ê ú ê ú ê - ú ë û ë y û ê ú ë û êë 3 úû êë - 3 úû 1 0 x 6666.67 0 1 y 3333.33 é ù é ù é ù ê ú ê ú = ê ú ë û ë û ë û x = $6666.67 y = $3333.33