Determinantes – Método de Laplace

  1. El Método de Laplace
    1. Ejemplos
      1. Ejemplo 1
      2. Ejemplo 2
      3. Ejemplo 3
      4. Ejemplo 4

Habiendo definido los cofactores de una matriz, podemos establecer un método que nos permite calcular el determinante de cualquier matriz cuadrada de tamaño n.

También pudiera interesarte

El Método de Laplace

Al considerar una columna j, el Método de Laplace indica que el determinante de una matriz se calcula de la siguiente manera:

\displaystyle \sum_{i=1}^{n} a_{ij} \cdot c(a_{ij})

En otras palabras, debemos escoger una columna, multiplicar cada elemento de la columna por su cofactor y sumar estos productos. Veamos el caso para una matriz cuadrada A de tamaño tres para tener esta idea más clara, formalmente,

Podemos calcular su determinante escogiendo la primera columna y plantear la siguiente suma:

Determinantes - Método de Laplace | totumat.com

Podemos calcular su determinante escogiendo la segunda columna y plantear la siguiente suma:

Determinantes - Método de Laplace | totumat.com

Podemos calcular su determinante escogiendo la tercera columna y plantear la siguiente suma:

Determinantes - Método de Laplace | totumat.com

Veamos entonces, con algunos ejemplos como calcular determinantes de matrices cuadradas de tamaño tres.



Ejemplos

Ejemplo 1

Considerando la matriz cuadrada A de tamaño tres, calcule su determinante escogiendo la columna 2.

Determinantes - Método de Laplace | totumat.com

= ( -9 ) \big[ ( -4 ) - ( 0 ) \big] + ( -2 ) \big[ ( -8 ) - ( 0 ) \big] + ( 4 ) \big[ ( -6 ) - ( -2 ) \big]

= ( -9 ) ( -4 ) + ( -2 ) ( -8 ) + ( 4 ) ( -4 )

= ( 36 ) + ( 16 ) + ( -16 )

36

Ejemplo 2

Considerando la matriz cuadrada A de tamaño tres, calcule su determinante escogiendo la columna 1.

Determinantes - Método de Laplace | totumat.com

= ( -3 ) \big[ ( 7 ) - ( 35 ) \big] + ( -3 ) \big[ ( 1 ) - ( -30 ) \big] + ( 0 ) \big[ ( 7 ) - ( -42 ) \big]

= ( -3 ) ( -28 ) + ( -3 ) ( 31 ) + ( 0 ) ( 49 )

= ( 84 ) + ( -93 ) + ( 0 )

-9

Ejemplo 3

Considerando la matriz cuadrada A de tamaño tres, calcule su determinante escogiendo la columna 3.

Determinantes - Método de Laplace | totumat.com

= ( -2 ) \big[ ( -20 ) - ( -8 ) \big] + ( -7 ) \big[ ( -10 ) - ( -2 ) \big] + ( 1 ) \big[ ( -16 ) - ( -8 ) \big]

= ( -2 ) ( -12 ) + ( -7 ) ( -8 ) + ( 1 ) ( -8 )

= ( 24 ) + ( 56 ) + ( -8 )

72

Ejemplo 4

Considerando la matriz cuadrada A de tamaño tres, calcule su determinante escogiendo la columna 1.

Determinantes - Método de Laplace | totumat.com

= ( -3 ) \big[ ( 9 ) - ( -5 ) \big] + ( -4 ) \big[ ( -2 ) - ( 2 ) \big] + ( -2 ) \big[ ( -10 ) - ( -18 ) \big]

= ( -3 ) ( 14 ) + ( -4 ) ( -4 ) + ( -2 ) ( 8 )

= ( -42 ) + ( 16 ) + ( -16 )

-42


Menores y Cofactores

  1. Menor de una matriz
  2. Cofactor de una matriz
    1. Ejemplos: Cálculo de cofactores
      1. Ejemplo 1
      2. Ejemplo 2
      3. Ejemplo 3
      4. Ejemplo 4
      5. Ejemplo 5

También pudiera interesarte

Menor de una matriz

Si A es una matriz cuadrada de tamaño n, es decir, de tamaño n \times n. Para cada elemento ij, definimos el menor del elemento ij (o la submatriz principal ij de A) como la matriz que resulta al eliminar la fila i y la columna j de la matriz A. Lo denotamos como m_{ij}(A) o m(a_{ij}) y escrito de forma exhaustiva, tenemos

Cofactor de una matriz

Una vez definidos los menores de una matriz, definimos cofactor del elemento ij multiplicando (-1)^{i+j} por el determinante del menor del elemento ij. Lo denotamos como c_{ij}(A) o c(a_{ij}) y escrito de forma exhaustiva, tenemos

A esta expresión también se le conoce en algunos textos como el adjunto de a_{ij} y se denota como A_{ij}, y aunque esta expresión luce monstruosamente fea, veamos con algunos ejemplos como calcular los cofactores de una matriz cuadrada de tamaño tres.

A esta expresión también se le conoce en algunos textos como el adjunto de a_{ij} y se denota como A_{ij}, y aunque esta expresión luce monstruosamente fea, veamos con algunos ejemplos como calcular los cofactores de una matriz cuadrada de tamaño tres.

Ejemplos: Cálculo de cofactores

Ejemplo 1

Considerando la matriz cuadrada A de tamaño tres, el cofactor c(a_{ 3 3 }).

= (-1)^6 \cdot \big[ ( -5 )\cdot( -4 ) - ( 4 ) \cdot ( 0 ) \big]

= (1) \cdot [ 20 - ( 0 )]

= (1) \cdot 20

= 20

Ejemplo 2

Considerando la matriz cuadrada A de tamaño tres, el cofactor c(a_{ 3 1 }).

= (-1)^4 \cdot \big[ ( -1 )\cdot( 8 ) - ( -8 ) \cdot ( 3 ) \big]

= (1) \cdot [ -8 - ( -24 )]

= (1) \cdot [ -8 + 24 ]

= (1) \cdot 16

= 16



Ejemplo 3

Considerando la matriz cuadrada A de tamaño tres, el cofactor c(a_{ 2 1 }).

= (-1)^3 \cdot \big[ ( 7 )\cdot( 5 ) - ( -2 ) \cdot ( 1 ) \big]

= (-1) \cdot [ 35 - ( -2 )]

= (-1) \cdot [ 35 + 2 ]

= (-1) \cdot 37

= -37

Ejemplo 4

Considerando la matriz cuadrada A de tamaño tres, el cofactor c(a_{ 1 1 }).

= (-1)^2 \cdot \big[ ( 6 )\cdot( 7 ) - ( 0 ) \cdot ( 9 ) \big]

= (1) \cdot [ 42 - (0)]

= (1) \cdot [ 42 ]

= 42

Ejemplo 5

Considerando la matriz cuadrada A de tamaño tres, el cofactor c(a_{ 2 2 }).

= (-1)^4 \cdot \big[ ( -6 )\cdot( -6 ) - ( -6 ) \cdot ( -2 ) \big]

= (1) \cdot [ 36 - ( 10 )]

= (1) \cdot [ 36 - 10 ]

= (1) \cdot 26

= 26


Determinante de una matriz dos por dos 2×2

  1. Ejemplos
    1. Ejemplo 1
    2. Ejemplo 2
    3. Ejemplo 3
    4. Ejemplo 4

También pudiera interesarte

Una vez definidas las matrices cuadradas, podemos definir una regla que corresponde a cada una de estas matrices con un único número real y que llamaremos determinante de una matriz. Formalmente, denotaremos el determinante de una matriz A usando barras en vez de paréntesis |A| y de forma particular, definimos el determinante de una matriz cuadrada de tamaño dos de la siguiente forma:

Determinante de una Matriz | totumat.com

Veamos con algunos ejemplos como calcular el determinante de una matriz cuadrada de tamaño dos.

Ejemplos

Ejemplo 1

Considerando la matriz cuadrada A de tamaño dos, calcule el determinante |A|.

Determinante de una Matriz | totumat.com

Ejemplo 2

Considerando la matriz cuadrada A de tamaño dos, calcule el determinante |A|.

Determinante de una Matriz | totumat.com

Ejemplo 3

Considerando la matriz cuadrada A de tamaño dos, calcule el determinante |A|.

Determinante de una Matriz | totumat.com

Ejemplo 4

Considerando la matriz cuadrada A de tamaño dos, calcule el determinante |A|.

Determinante de una Matriz | totumat.com

El determinante de las matrices de tamaño dos sienta la base para calcular determinantes de matrices de mayor tamaño, y para esto, debemos definir algunos elementos y así precisar el método que usaremos.

Matrices Cuadradas

  1. La Matriz Cuadrada
    1. Ejemplos
      1. Ejemplo 1
      2. Ejemplo 2
      3. Ejemplo 3
      4. Ejemplo 5

También pudiera interesarte

La Matriz Cuadrada

Dentro del conjunto de todas las matrices, encontraremos matrices con propiedades importantes. A continuación nos enfocaremos en un tipo de matrices con una cantidad de filas y columnas muy particular. Diremos que una matriz es una matriz cuadrada si esta tiene tiene la misma cantidad de filas que de columnas. Formalmente, diremos que una matriz A es cuadrada si tiene n filas y n columnas, en este caso diremos que es de tamaño n. Escrito de forma exhaustiva, tenemos que

Las matrices cuadradas pueden tener distintos tamaños, veamos algunos ejemplos de matrices cuadradas para entender como se expresan.

Ejemplos

Ejemplo 1

La siguiente es una matriz cuadrada de tamaño 2 \times 2 , por lo tanto La siguiente es una matriz cuadrada de tamaño dos.

Ejemplo 2

La siguiente es una matriz cuadrada de tamaño 3 \times 3 , por lo tanto La siguiente es una matriz cuadrada de tamaño tres.

Ejemplo 3

La siguiente es una matriz cuadrada de tamaño 4 \times 4 , por lo tanto La siguiente es una matriz cuadrada de tamaño cuatro.

Ejemplo 5

La siguiente es una matriz cuadrada de tamaño 5 \times 5 , por lo tanto La siguiente es una matriz cuadrada de tamaño cinco.


Transposición de matrices

En ocasiones, es necesario cambiar las filas por columnas de una matriz y viceversa, para esto definimos la operación de transposición. Sea A una matriz de tamaño m \times n decimos que la transposición de la matriz A es una nueva matriz de tamaño n \times m donde los elementos de la matriz A que están en la posición ij pasan a estar en la posición ji, a esta nueva matriz se le llama A transpuesta (o traspuesta) y la denotamos por A^{T} o A'. Formalmente,

[A^{T}]_{ij} = A_{ji}

O escrito de forma exhaustiva, tenemos que

La matriz transpuesta o traspuesta | totumat.com

Veamos algunos ejemplos.

Ejemplos

Ejemplos 17

Considerando la matriz A, de tamaño, 3 \times 3. Calcule la matriz transpuesta de A, es decir, A^{T}.

La matriz transpuesta o traspuesta | totumat.com

Ejemplos 18

Considerando la matriz A, de tamaño, 4 \times 1. Calcule la matriz transpuesta de A, es decir, A^{T}.

La matriz transpuesta o traspuesta | totumat.com

Ejemplo 19

Considerando la matriz A, de tamaño, 4 \times 2. Calcule la matriz transpuesta de A, es decir, A^{T}.

La matriz transpuesta o traspuesta | totumat.com

Ejemplo 20

Considerando la matriz A, de tamaño, 3 \times 4. Calcule la matriz transpuesta de A, es decir, A^{T}.

La matriz transpuesta o traspuesta | totumat.com