Clase 12 RD Sharma Solutions – Capítulo 6 Determinantes – Ejercicio 6.1

Pregunta 1: escriba los menores y cofactores de cada elemento de la primera columna de las siguientes arrays y, por lo tanto, evalúe el determinante.

i) A= \begin{bmatrix} 5 &20\\ 0&-1\\ \end{bmatrix}

Solución:

i) Sean M ij y C ij  el menor y cofactor del elemento. Se colocan en la i -ésima  fila y la j -ésima columna.

Aquí, un 11 = 5

Menor de a 11 = M 11 = -1

Nota: En una array de 2 × 2, se obtiene menor para un elemento en particular, al eliminar esa fila y columna donde el elemento está presente.

Menor de a 12 = M 12 = 0

Menor de un 21 = M 21 = 20

Menor de a 22 = M 22 = 0

Como M 12 y M 22 son cero, no los consideramos. Por lo tanto, tenemos solo dos menores para este determinante.

METRO 11 = -1 y METRO 21  = 20

Ahora, los cofactores para los determinantes son

C 11 = (-1) 1+1 x M 11                           {∵Cij =(-1)1+1 x Mij}

    = (+1)x(-1)

    = -1  

C 21 = (-1) 2+1 x M 21                            

    = (-1 ) 3×20

    = -20

Evaluando el determinante,

|A| = un 11 x C 11 + un 21 x C 21

      =5x(-1) + 0x(-20)

      = -5

ii) A= \begin{bmatrix}    -1 & 4  \\    2 & 3  \\ \end{bmatrix}

Solución:

Deje que M ij y C ij  representen a un elemento menor y cofactor. Se colocan en la i -ésima  fila y la j -ésima columna.

Menor de un 11 = M 11 = 3

Nota: En una array de 2 × 2, se obtiene menor para un elemento en particular, al eliminar esa fila y columna donde el elemento está presente.

Menor de un 21 = M 21 = 4

Ahora, los cofactores para los determinantes son

C 11 = (-1) 1+1 x METRO 11                           {∵Cij =(-1)i+jx Mij}

     = (+1) x 3

     = 3

C 21 = (-1) 2+1 x M 21                           

     = (-1 ) 3×4

     = -4

Evaluando el determinante,

|A| = un 11 x C 11 + un 21 x C 21

       =-1×3 + 2x(-4)

       =-11

iii) A= \begin{bmatrix}    1 & -3 &2  \\    4 & -1 & 2\\    3 & 5 & 2 \\ \end{bmatrix}

Solución:

Deje que M ij y C ij  representen a un elemento menor y cofactor. Se colocan en la i -ésima fila y la j -ésima columna.

C ij = (-1) i+j x M ij

Dado,

      A= \begin{bmatrix}    1 & -3 &2  \\    4 & -1 & 2\\    3 & 5 & 2 \\ \end{bmatrix}

Tenemos,

M_{11}= \begin{bmatrix}    -1 & 2  \\    5 & 2 \\ \end{bmatrix}

METRO 11 = -1×2 – 5×2

M 11 = -12

M_{21}= \begin{bmatrix}    -3 & 2  \\    5 & 2 \\ \end{bmatrix}

METRO 21 = -3×2 – 5×2

METRO 21 = -16

M_{31}= \begin{bmatrix}    -3 & 2  \\    -1 & 2 \\ \end{bmatrix}

METRO 31 = -3×2 – (-1) x 2

M 31 = -4

Los cofactores del determinante son los siguientes,

C 11 = (-1) 1+1 x M 11                            

     = 1x-12

     = -12

C 21 = (-1) 2+1 x M 21                            

     = (-1) 3 x -16

     = 16

C 31 = (-1) 3+1 x M 31                            

     = (1) 4 × (-4)

     = -4

Para evaluar el determinante, expanda a lo largo de la primera columna,

|A| = un 11 x C 11 + un 21 x C 21 + un 31 x C 31

          =1x(-12) + 4×16 + 3x(-4)

       = -12 + 64 – 12

       = 40  

iv) A= \begin{bmatrix}    1 & a &bc  \\    1 & b & ca\\    1 & c & ab\\ \end{bmatrix}

Solución:

Deje que M ij y C ij  representen a un elemento menor y cofactor. Se colocan en la i-ésima fila y la j-ésima columna.

Además, C ij = (-1) i+j x M ij

Dado,

      A= \begin{bmatrix}    1 & a &bc  \\    1 & b & ca\\    1 & c & ab\\ \end{bmatrix}

Tenemos,

M_{11}= \begin{bmatrix}    b & ca  \\    c & ab\\ \end{bmatrix}

M 11 = bx ab – cx ca

M 11 = ab 2 – ac 2

M_{21}= \begin{bmatrix}    a & bc  \\    c & ab\\ \end{bmatrix}

M 21 = hacha ab – cx bc

METRO 21 = un 2 segundo – c 2 segundo

M_{31}= \begin{bmatrix}    a & bc  \\    b & ca\\ \end{bmatrix}

M 31 = hacha ca – bx bc

METRO 31 = un 2 do – segundo 2 do

Los cofactores del determinante son los siguientes,

C 11 = (-1) 1+1 x M 11                           

     = 1 x (ab 2 – ac 2 )

     = ab 2 – ac 2

C 21 = (-1) 2+1 x M 21                           

     = (-1) 3 x (a 2 b – c 2 b)

     = do 2 segundo – un 2 segundo  

C 31 = (-1) 3+1 x M 31                           

     = (1) 4 x (a 2 c – b 2 c)

     = un 2 do – segundo 2 do

Para evaluar el determinante, expanda a lo largo de la primera columna,

|A| = un 11 x C 11 + un 21 x C 21 + un 31 x C 31

     =1 x (ab 2 – ac 2 ) + 1 x (c 2 b – a 2 b) + 1 x (a 2 c – b 2 c)

     = ab 2 – ac 2 + c 2 b – a 2 b + a 2 c – b 2 c

v) A= \begin{bmatrix}    0 & 2 &6  \\    1 & 5 & 0\\    3 & 7 & 1 \\ \end{bmatrix}

Solución:

Deje que M ij y C ij  representen a un elemento menor y cofactor. Se colocan en la i -ésima fila y la j -ésima columna.

C ij = (-1) i+j x M ij

Dado,

      A= \begin{bmatrix}    0 & 2 &6  \\    1 & 5 & 0\\    3 & 7 & 1 \\ \end{bmatrix}

Tenemos,

M_{11}=\begin{bmatrix}    5 & 0 \\    7 & 1\\ \end{bmatrix}

METRO 11 = 5×1 – 7×0

METRO 11 = 5

M_{21}=\begin{bmatrix}    2 & 6 \\    7 & 1\\ \end{bmatrix}

METRO 21 = 2×1 – 7×6

METRO 21 = -40

M_{31}=\begin{bmatrix}    2 & 6 \\    5 & 0\\ \end{bmatrix}

METRO31 = 2×0 – 5× 6

M 31 = -30

Los cofactores del determinante son los siguientes,

C 11 = (-1) 1+1 x M 11                            

     = 1×5

     = 5

C 21 = (-1) 2+1 x M 21                            

     = (-1) 3 × -40

     = 40

C 31 = (-1) 3+1 x M 31                            

     = (1) 4 × (-30)

     = -30

Para evaluar el determinante, expanda a lo largo de la primera columna,

|A| = un 11 x C 11 + un 21 x C 21 + un 31 x C 31

          =0x5 + 1×40 + 3x(-20)

       = 0 + 40 – 90

       = 50

vi) A= \begin{bmatrix}    a & h & g  \\    h & b & f\\    g & f & c \\ \end{bmatrix}

Solución:

Deje que M ij y C ij  representen a un elemento menor y cofactor. Se colocan en la i -ésima  fila y la j -ésima columna.

C ij = (-1) i+j x M ij

Dado,

     A= \begin{bmatrix}    a & h & g  \\    h & b & f\\    g & f & c \\ \end{bmatrix}

Tenemos,

M_{11}= \begin{bmatrix}    b & f   \\     f&c\\ \end{bmatrix}

M 11 = bxc – fxf

METRO 11 = bc – f 2

M_{21}= \begin{bmatrix}    h & g  \\    f & c\\ \end{bmatrix}

M 21 = hxc – fxg

M 21 = hc – fg

M_{31}= \begin{bmatrix}    h & g  \\    b & f\\ \end{bmatrix}

M 31 = hxf – bxg

M 31 = hf – fondo

Los cofactores del determinante son los siguientes,

C 11 = (-1) 1+1 x M 11                            

     = 1x (bc – f 2 )

     = bc – f 2

C 21 = (-1) 2+1 x M 21                            

     = (-1) 3 x (hc – fg)

     = fg – hc

C 31 = (-1) 3+1 x M 31                            

     = (1) 4 x (hf – bg)

     = hf – bg

Para evaluar el determinante, expanda a lo largo de la primera columna,

|A| = un 11 x C 11 + un 21 x C 21 + un 31 x C 31

          =ax (bc – f 2 ) + hx (fg – hc) + gx (hf – bg)

       = abc – af 2 + hgf – h 2 c + ghf –bg 2

vii) A= \begin{bmatrix}    2 & -1 & 0 & 1 \\    -3 & 0 & 1 & -2 \\    1 & 1 & -1 & 1 \\    2 & -1 & 5 & 0  \\ \end{bmatrix}

Solución:

Deje que M ij y C ij  representen a un elemento menor y cofactor. Se colocan en la i -ésima fila y la j -ésima columna

Además, C ij = (-1) i+j x M ij

Dado,  

         A= \begin{bmatrix}    2 & -1 & 0 & 1 \\    -3 & 0 & 1 & -2 \\    1 & 1 & -1 & 1 \\    2 & -1 & 5 & 0  \\ \end{bmatrix}

De la array que tenemos,

 M_{11}= \begin{bmatrix}     0 & 1 & -2 \\     1 & -1 & 1 \\     -1 & 5 & 0  \\ \end{bmatrix}

M 11 = 0(-1 x 0 – 5 x 1) – 1(1 x 0 – (-1) x 1) + (-2)(1 x 5 – (-1) x (-1))

M 11 = -9

 M_{21}= \begin{bmatrix}     -1 & 0 & 1 \\     1 & -1 & 1 \\     -1 & 5 & 0  \\ \end{bmatrix}

M 21 = -1(-1 x 0 – 5 x 1) – 0(1 x 0 – (-1) x 1) + (1 x 5 – (-1) x (-1))

METRO 21 = 9

 M_{31}= \begin{bmatrix}     -1&0&1 \\     0 & 1 & -2 \\     -1 & 5 & 0  \\ \end{bmatrix}

M 31 = -1(1 x 0 – 5 x (-2)) – 0(0 x 0 – (-1) x (-2)) + 1(0 x 5 – (-1) x 1)

M 31 = -9

 M_{41}= \begin{bmatrix}     -1& 0 & -1 \\     0 & 1 & -2 \\     1 & -1 &1   \\ \end{bmatrix}

M 41 = -1(1 x 1 – (-1) x (-2)) – 0(0 x 1 – 1 x (-2)) + 1(0 x (-1) – 1 x 1)

METRO 41 = 0

Los cofactores del determinante son los siguientes,

C 11 = (-1) 1+1 x M 11                            

     = 1x (-9)

     = -9

C 21 = (-1) 2+1 x M 21                           

     = (-1 ) 3×9

     = -9

C 31 = (-1) 3+1 x M 31                            

     = (-1) 4 x -9

     = -9

C 41 = (-1) 4+1 x M 41                            

     = (-1 ) 5×0

     = 0

Para evaluar el determinante, expanda a lo largo de la primera columna,

|A| = un 11 x C 11 + un 21 x C 21 + un 31 x C 31 + un 41 x C 41

          =2 x (-9) + (-3) x (-9) + 1 x (-9) + 2 x 0

       = -18 + 27 – 9

       = 0

Pregunta 2: Evalúa los siguientes determinantes

i)A= \begin{vmatrix} x& -7\\ z&5x+1 \end{vmatrix}

Solución:

Dado, A= \begin{vmatrix} x& -7\\ z&5x+1 \end{vmatrix}

Multiplicando en cruz los valores dentro del determinante,

|A| = (5x + 1) – (-7)x

|A| = 5x 2 = 8x

ii) A= \begin{vmatrix} cos\theta& -sin\theta \\ sin\theta&cos\theta \end{vmatrix}

Solución:

Dado, A= \begin{vmatrix} cos\theta& -sin\theta \\ sin\theta&cos\theta \end{vmatrix}

|A|=cos\theta \times sin\theta-(-sin\theta)\times sin\theta                           {\therefore cos^2\theta + sin^2\theta = 1

|A|=cos^2\theta+sin^2\theta \\ |A|=1

iii) A= \begin{vmatrix} cos15\degree & -sin15\degree\\ sin75\degree & cos75\degree \\ \end{vmatrix}

Solución:

Dado, A= \begin{vmatrix} cos15\degree & -sin15\degree\\ sin75\degree & cos75\degree \\ \end{vmatrix}

Sustituya esto en |A| así obtenemos,

iv) A= \begin{vmatrix} a+ib & c+id \\ -c+id & a-ib\\ \end{vmatrix}

Solución:

∣A∣ = (a+ib)(a−ib)−(c+id)(−c+id)

Expandiendo los paréntesis obtenemos,

∣A∣=(a+ib)(a−ib)+(c+id)(c−id)

|A| = un 2 -i 2 segundo 2 + c 2 -i 2 re 2

Sabemos que i 2 = -1

|A| = a 2 -1b 2 +c 2 -(-1)d 2

|A| = a 2 + b 2 + c 2 + d 2

Pregunta 3: Evalúa lo siguiente:

\begin{vmatrix} 2&3&7\\ 13&17&5\\ 15&20&12\\ \end{vmatrix}^2

Solución:

\\ |A| = \begin{vmatrix} 2&3&7\\ 13&17&5\\ 15&20&12\\ \end{vmatrix}

Multiplicación cruzada de los términos en |A| 

\\ |A| = 2 \begin{vmatrix} 17&5\\ 20&12\\ \end{vmatrix} -3 \begin{vmatrix} 13&5\\ 15&12\\ \end{vmatrix} +7 \begin{vmatrix} 13&17\\ 15&20\\ \end{vmatrix} \\

Pregunta 4: Demuestre que,

\begin{vmatrix} sin10\degree & -cos10\degree \\ sin80\degree & cos 80\degree \\ \end{vmatrix}

Solución:

Método 1:

Dado,

\\ \begin{vmatrix} sin10\degree & -cos10\degree \\ sin80\degree & cos 80\degree \\ \end{vmatrix}

Método 2:

Pregunta 5: Evalúe el siguiente determinante por dos métodos.

\begin{vmatrix} 2 &3&-5 \\ 7&1&-2 \\ -3&4&1\\ \end{vmatrix}

Solución:

Método 1

\\ |A| = 2 \begin{vmatrix} 1&-2 \\ 4&1\\ \end{vmatrix} -3 \begin{vmatrix} 7&-2 \\ -3&1\\ \end{vmatrix} -5 \begin{vmatrix} 7&1 \\ -3&4\\ \end{vmatrix}

Método 2

Aquí está el Método Sarus, adjuntamos las dos primeras columnas.

Expandiéndose a lo largo de la segunda columna,

\\ |A|=2 \begin{vmatrix} 1&-2 \\ 4&1 \\ \end{vmatrix} -7 \begin{vmatrix} 3&-5 \\ 4&1 \\ \end{vmatrix} -3 \begin{vmatrix} 3&-5 \\ 1&-2\\ \end{vmatrix}

∣A∣ = 2(1×1−4×(−2))−7(3×1−4×(−5))−3(3×(−2)−1×(−5))
∣A ∣ = 2(1+8)−7(3+20)−3(−6+5)
∣A∣ = 2×9−7×23−3×(−1)
∣A∣ = 18−161+3
∣A∣ = −140

Pregunta 6: Evalúa lo siguiente:

A = \begin{vmatrix} 0&sin\alpha & -cos\alpha \\ -sin\alpha &0 & sin\beta \\ cos\alpha & -sin\beta & 0 \\ \end{vmatrix}

Solución:

|A| =0 \begin{vmatrix} 0&sin\beta  \\ -sin\beta &0 \\ \end{vmatrix} -sin\alpha \begin{vmatrix} -sin\alpha &sin\beta \\ cos\alpha & 0 \\ \end{vmatrix}  -cos\alpha \begin{vmatrix} -sin\alpha &0 \\ cos\alpha&-sin\beta \\ \end{vmatrix}

∣A∣ = 0(0−sinβ(−sinβ))−sinα(−sinα×0−sinβcosα)−cosα((−sinα)(−sinβ)−0×cosα)
∣A∣ = 0+sinαsinβcosα−cosαsinαsinβ
∣ A∣ = 0

Pregunta 7: 

\begin{vmatrix} cos\alpha cos\beta&cos\alpha sin\beta & -sin\alpha \\ -sin\beta & cos\beta & 0 \\ sin\alpha cos\beta& sin\alpha sin\beta & cos\alpha \\ \end{vmatrix}

Solución:

Desarrolla C3, tenemos
∣A∣ = sinα(−sinαsen 2 β − cos 2 βsinα) + cosα(cosαcos 2 β + cosαsin 2 β)
∣A∣ = sin2α(sen 2 β + cos 2 β) + cos 2 α( cos 2 β + sen 2 β)
∣A∣ = sen 2 α(1) + cos 2 α(1)
∣A∣ = 1

Pregunta 8: Si   A= \begin{bmatrix} 2&5 \\ 2&1 \\ \end{bmatrix} \ B= \begin{bmatrix} 4&-3 \\ 2&15\\ \end{bmatrix}verifica que ∣AB∣ = ∣A∣∣B∣

Solución:

Tomemos LHS,

AB = \begin{bmatrix} 2&5 \\ 2&1 \\ \end{bmatrix} \times \begin{bmatrix} 4&-3 \\ 2&5 \\ \end{bmatrix}  \\ = \begin{bmatrix} 8+10 & -6+25 \\ 8+2 & -6+5 \\ \end{bmatrix} \\ =\begin{bmatrix} 18 & 19 \\ 10&-1 \\ \end{bmatrix}
∣AB∣ = −18−190
∣AB∣ = −208

Ahora tomando RHS y calculando,

∣A∣ = 2−10
∣A∣ = −8
∣B∣ = 20−(−6)
∣B∣ = 26
∣A∣∣B∣ = −8×26
∣A∣∣B∣ = −208
∴LHS = RHS
Por lo tanto, está probado.

Pregunta 9: Si   A = \begin{bmatrix} 1&0&1 \\ 0&1&2 \\ 0&0&4\\ \end{bmatrix}, entonces demuestra que ∣3A∣ = 27∣A∣.

Solución:

Evalúa a lo largo de la primera columna,

|A|=1 \begin{vmatrix} 1&2 \\ 0&4\\ \end{vmatrix}-0 \begin{vmatrix} 0&1 \\ 0&4\\ \end{vmatrix}+0 \begin{vmatrix} 0&1 \\ 1&2\\ \end{vmatrix}
Ahora cada elemento con 3,
 \\ |3A|=3 \begin{vmatrix} 3&6 \\ 0&12\\ \end{vmatrix}-0 \begin{vmatrix} 0&3 \\ 0&12\\ \end{vmatrix}+0 \begin{vmatrix} 0&3 \\ 3&6\\ \end{vmatrix}
= 3(36−0) − 0 + 0
= 108
Ahora, de acuerdo con la pregunta,
∣3A∣ = 27∣A∣
Sustituyendo los valores obtenemos,
108 = 27(4)
108 = 108
Por lo tanto , demostrado.

Pregunta 10: Encuentra los valores de x, si:

i)\begin{vmatrix} 2&4 \\ 5&1\\ \end{vmatrix}= \begin{vmatrix} 2x&4 \\ 6&x\\ \end{vmatrix} \\

Solución:

2−20 = 2x 2 −24
−18 = 2x 2 −24
2x 2 = 6
Tomando la raíz cuadrada,
x 2 = 3
x = ±√3

ii)\begin{vmatrix} 2&3 \\ 4&5\\ \end{vmatrix}= \begin{vmatrix} x&3 \\ 2x&5\\ \end{vmatrix} \\

Solución:

2 × 5 − 3 × 4 = 5 × x − 3 × 2x
10 − 12 = 5x − 6x
−2 = −x
x = 2

iii)\begin{vmatrix} 3&x \\ x&1\\ \end{vmatrix}= \begin{vmatrix} 3&2 \\ 4&1\\ \end{vmatrix} \\

Solución:

3(1)−x(x) = 3(1)−2(4)
3−x 2 = 3−8
−x 2 = −8
x 2 = 8
x = ±
2√2

iv)\begin{vmatrix} 3x&7 \\ 2&4\\ \end{vmatrix}=10

Solución:

3x(4)−7(2) = 10
12x−14 = 10
12x = 24
x = 24/12
​x = 2

v)\begin{vmatrix} x+1&x-1 \\ x-3&x+2\\ \end{vmatrix}= \begin{vmatrix} 4&-1 \\ 1&3\\ \end{vmatrix} \\

Solución:

Multiplicación cruzada de elementos de LHS,
(x+1)(x+2)−(x−3)(x−1) = 12+1
x 2 + 3x + 2 − x 2 +4x − 3 = 13
7x−1 = 13
7x = 14x
= 2

vi)\begin{vmatrix} 2x&5 \\ 8&x\\ \end{vmatrix}= \begin{vmatrix} 6&5 \\ 8&3\\ \end{vmatrix} \\

Solución:

2x(x)−5(8) = 6(3)−5(8)
2x 2 −40 = 18−40
2x 2 = 18
x 2 = 9
x = ±3

Pregunta 11: Encuentra el valor integral de x, si

\begin{vmatrix} x^2 & x& 1 \\ 0&2&1\\ 3&1&4\\ \end{vmatrix}=28

Solución:

Aquí tenemos que tomar el determinante de la array de 3×3
x 2 (8−1)−x(0−3)+1(0−6)
8x 2 −x 2 +3x−6 = 28
7x 2 +3x− 6 = 28
7x 2 +3x−34 = 0
Al factorizar la ecuación anterior obtenemos,
(7x+17)(x−2) = 0
x = 2
El valor integral de x es 2. Por lo tanto, x = −17/7 es no un entero.

Pregunta 12: ¿Para qué valor de x la array A es singular?

i)A=\begin{vmatrix} 1+x&7 \\ 3-x&8\\ \end{vmatrix}=0

Solución:

La array A es singular si,
∣A∣ = 0
\\ |A| =\begin{vmatrix} 1+x&7 \\ 3-x&8\\ \end{vmatrix}=0
Cruz−multiplica los elementos en el determinante,
8 + 8x − 21 + 7x = 0
15x − 13 = 0
15x = 13
x = 13/15

ii)A=\begin{vmatrix} x-1&1&1 \\ 1&x-1&1 \\ 1&1&x-1\\ \end{vmatrix}

Solución:

La array A es singular si ∣A∣=0
Expandiendo a lo largo de la primera fila,

|A|=(x-1)\begin{vmatrix} x-1&1 \\ 1&x-1\\ \end{vmatrix} -1 \begin{vmatrix} 1&1 \\ 1&x-1\\ \end{vmatrix} +1 \begin{vmatrix} 1&1 \\ x-1&1\\ \end{vmatrix} \\

∣A∣ = (x−1)[(x−1) 2 −1] − 1[x−1−1] + 1[1−x+1]
∣A∣ = (x−1)(x 2 + 1−2x−1) − 1(x−2) + 1(2−x)

Expandiendo los paréntesis para factorizar
|A| = (x−1)(x 2 −2x) − x + 2 + 2 − x
|A| = (x-1) × x × (x-2) + (4-2x)
|A| = (x−1)× x ×(x−2) + 2(2−x)
|A| = (x−1)× x ×(x−2) − 2(x−2)
[∴ Tomar (x−2) como común]
|A| = (x−2)[x(x−1)−2]
Como A es una array singular, entonces ∣A∣ = 0
(x−2)(x 2 −x−2) = 0
Hay dos casos,
Caso1 :
(x−2) = 0
x = 2
Caso2:
x 2 −x−2 = 0
x 2 −2x + x−2 = 0
x(x−2) + 1(x−2) = 0
(x−2 )(x+1) = 0
x = 2,−1
∴ x = 2 o −1

Publicación traducida automáticamente

Artículo escrito por sindhu20 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA

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