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Topos Uranos

Resumen

Esta clase abre la cuarta unidad del curso, dedicada a las matrices y a las estructuras algebraicas. Presenta las siete clases que la componen y el hilo que las une: la tabla de coeficientes de un sistema lineal se convierte en un objeto con operaciones propias, el determinante decide cuándo un sistema cuadrado tiene una única solución, la matriz inversa lo resuelve de una vez, las matrices se leen como transformaciones del plano, los números complejos reaparecen como una familia de matrices, y lo común a todos estos cálculos se condensa en las nociones de grupo, anillo y cuerpo. Recorre el trasfondo histórico de esas ideas, desde los Nueve capítulos sobre el arte matemático hasta Cayley, Galois y Noether; formula con precisión los dos problemas que les dieron origen, la resolución de los sistemas lineales y la resolución de las ecuaciones polinómicas por radicales; y señala dónde vuelven a usarse en este curso, en particular en la geometría analítica del espacio que lo cierra, en otros cursos del sitio y en la ciencia y la técnica.

Objetivos de aprendizaje

  1. Describir la secuencia de clases de la unidad y explicar qué aporta cada una al estudio de los sistemas lineales, de las transformaciones del plano y de las estructuras algebraicas.
  2. Situar en su contexto histórico las nociones de matriz, determinante y grupo, nombrando el problema que cada una vino a resolver.
  3. Plantear como una ecuación matricial un problema clásico de tres incógnitas y resolverlo por eliminación y por determinantes.
  4. Explicar, con el ejemplo de la ecuación de segundo grado, por qué el estudio de las permutaciones de las raíces de una ecuación condujo a la noción de grupo, e identificar usos actuales de las matrices y de las estructuras algebraicas.

Evaluación de entrada

Antes de recorrer la unidad conviene medir el punto de partida. Las nueve primeras preguntas recorren las siete clases de contenido, con dos preguntas para las clases centrales, la de los determinantes y la de la matriz inversa, y la décima es un problema de modelación, que pide plantear con el producto de matrices una situación en contexto; las mismas destrezas se vuelven a medir al final, en la clase de síntesis. Las tres últimas comprueban lo que la unidad da por sabido del curso I y de la unidad sobre los números complejos en forma polar. No hay calificación: sirve para saber qué se domina y dónde detenerse.

Evaluación de entrada

Antes de comenzar la unidad, mide tu punto de partida. Es una autoevaluación breve: no se califica y su resultado se guarda solo en tu navegador.

  1. Pregunta 1Sean A=(1234)A = \begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 3 & 4 \end{pmatrix} y B=(0121)B = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 2 & 1 \end{pmatrix}. ¿Cuál es el producto ABAB?

  2. Pregunta 2Considérese el sistema de ecuaciones x+y+z=1x + y + z = 1, x+2y+3z=2x + 2y + 3z = 2 y 2x+3y+4z=k2x + 3y + 4z = k. ¿Para qué valores de kk es compatible, y cuántas soluciones tiene entonces?

  3. Pregunta 3Calcular el determinante de la matriz de filas (2,1,1)\left( 2, 1, 1 \right), (1,3,−1)\left( 1, 3, -1 \right) y (0,1,4)\left( 0, 1, 4 \right).

  4. Pregunta 4Sea AA una matriz de orden 33 con det⁡A=2\det A = 2. ¿Cuánto vale det⁡(3AT)\det\left( 3 A^{\mathsf{T}} \right)?

  5. Pregunta 5¿Cuál es la inversa de la matriz A=(3512)A = \begin{pmatrix} 3 & 5 \\ 1 & 2 \end{pmatrix}?

  6. Pregunta 6Sean AA, BB y CC matrices cuadradas del mismo orden, con AA y BB invertibles. ¿Cuál es la solución de la ecuación AXB=CAXB = C?

  7. Pregunta 7¿Cuál es la matriz de la transformación del plano que gira cada vector un cuarto de vuelta en sentido antihorario alrededor del origen y después lo refleja en el eje de abscisas?

  8. Pregunta 8Sea M(z)M(z) la matriz de la multiplicación por el complejo zz. Calcular det⁡M(3−4i)\det M(3 - 4i).

  9. Pregunta 9¿Cuál de estos conjuntos, con la operación indicada, es un grupo?

  10. Pregunta 10Una ciudad tiene 600600 mil habitantes en su centro y 400400 mil en su periferia. Cada año, el 1010 por ciento de los habitantes del centro se muda a la periferia y el 2020 por ciento de los de la periferia se muda al centro; nadie más llega ni se va. Si las proporciones se mantienen, ¿cuántos miles de habitantes tendrá el centro al cabo de dos años?

  11. Pregunta 11De unidades anterioresResolver por la regla de Cramer el sistema 2x+3y=72x + 3y = 7, x−y=1x - y = 1, y dar el valor de xx.

  12. Pregunta 12De unidades anterioresHallar el inverso de 44 módulo 99, es decir, el resto xx entre 00 y 88 tal que 4x≡1(mod9)4x \equiv 1 \pmod{9}.

  13. Pregunta 13De unidades anteriores¿Cuál es la forma polar de 1+i31 + i\sqrt{3}?