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miércoles, 24 de agosto de 2016

Matriz

Nos referimos a una matriz a un conjunto de elementos definidos por unas filas y unas columnas, siendo las filas horizontales y las columnas verticales. Cuando hablamos de una matriz nos podemos referir por su tamaño, por ejemplo 2x2, es decir, la matriz esta compuesta por 2 filas y 2 columnas.

Ejemplo:

Aquí podemos ver una matriz 3x3, conformada por 3 filas y 3 columnas, si nos queremos referir a un elemento de la matriz buscamos su fila y su columna, por ejemplo, el numero 0 es el elemento a32, puesto que se encuentra en la fila 3 con la columna 2.

Una matriz nos sirve para manejar varios datos, relacionando unos con otros, por otra parte nosotros podemos hacer operaciones con las matrices como las siguientes:
Suma de matrices:

Para sumar 2 matrices A + B, se van a sumar horizontalmente de tal manera que cada elemento de cada matriz pueda sumarse si ocupan el mismo lugar, es decir, si están en la misma fila y columna.

Ejemplo:














Multiplicación por un escalar:

Esta operación la utilizamos cuando una constante K multiplica a una matriz, en ese caso, todos los elementos de la matriz se ven afectada por la constante.

Ejemplo:









Matriz transpuesta:

La operación matriz transpuesta nos dice que a la matriz la debemos invertir, es decir, que las filas se conviertan en columnas y que las columnas se conviertan en filas.

Ejemplo:









Multiplicación de matrices:

Es fácil pensar que se opera como la suma, pero en vez de sumar, hay que multiplicar. Lo correcto para realizar una multiplicación de matrices de verificas que la cantidad de columnas que tiene la matriz A sea la misma cantidad de filas que tenga la matriz B. Una vez se verifique que sea la misma cantidad, vamos a multiplicar cada fila de A por cada columna de B.

Ejemplo:












MATRICES DE BINARIAS

Nosotros podemos trabajar con los números en base 2 dentro de las matrices, es decir, los números conformado por el 1 y 0. Estos números fueron la base de la informática, y gracias a esta representación se crearon algoritmos que ayudaron a crear todo lo que tenemos ahora. Para trabajar con los números binarios hay que tener en cuenta estas 2 tablas













Ejemplo:















REDUCCION DE MATRICES POR GAUSS JORDAN

Para hallar los valores de las variables de una matriz podemos acudir a la reducción de matrices por Gauss Jordan, que consiste en formar una diagonal de unos y el resto de la matriz ceros, modificando la matriz original. Para ello nosotros podemos realizar diferentes operaciones como lo es la resta, división, intercambio de filas entre otras.

Operaciones:
  • Intercambiar filas:







  • Dividir fila:







  • Sumar/Restar fila:







Después de realizar n operaciones entre la matriz lo que se busca es formar la diagonal de unos, el resto de ceros, y lo que nos de después de la línea serán los valores para este caso, de las variables x, y, z.












Ejemplos:

1)















2)















3)



















MATRIZ INVERSA

Decimos que una matriz es inversa cuando el producto de la matriz por la matriz inversa da como resultado una matriz identidad(A * A^-1 = I).

Para hallar la matriz inversa de una matriz es necesario que el determinante de la matriz sea diferente de 0, una vez que se compruebe que sea diferente a 0 utilizamos la siguiente ecuación:













Ejemplo:








lunes, 22 de agosto de 2016

Cramer

Este método es utilizado sobretodo en los sistemas de ecuaciones lineales 3x3 (3 incógnitas, 3 ecuaciones), en donde se busca conocer en su defecto cual es el valor de x y z. Es necesario tener conceptos básicos de algebra.

Ejemplo:

x - y + z = 2
x + y + z = 4
2x + 2y -z = -4

a) Hallamos el determinante para todas las variables, dejando el numero que acompaña a cada variable, posterior a eso, se saca cada numero que esta en la primera fila y se multiplica no por su fila, no por su columna, se alterna las operaciones +,-,+,...Para operar el carme 2x2 se multiplica la diagonal principal menos la diagonal secundaria.










b) Una vez tengamos el determinante realizamos el mismo procedimiento para cada variable, cambiándole los valores que tengan en la variable por los valores de la igualación, a ese resultado lo dividimos por la determinante y nos daría el valor de cada variable.





Eliminación

El método de eliminación puede ser bastante efectivo, siempre y cuando se sepa manejar. Este método consiste en operar las 2 ecuaciones de tal manera que se pueda eliminar una de sus incógnitas y así poder despejar la variable que queda.

Ejemplo

2x + 4y = 6
8x - 10y = 12

a) Operamos

2x + 4y = 6        (-4)
8x - 10y = 12

-8x - 16y = -24
8x - 10y = 12
-26y = -12
y = -12/-26
y = 6/13 

b) Reemplazamos "y"

2x + 4y = 6
2x = -4(6/13) + 6
2x = -24/13 + 6
2x = 54/13
x = 54/26
x= 27/13 

Igualacion

El método de la igualación consiste en despejar en las 2 ecuaciones la misma variable, con el fin de que las 2 ecuaciones nos quede en términos de una sola incógnita y podamos averiguar su valor. Vamos a trabajar con el mismo sistema de ecuaciones para verificar los resultados con el anterior método.

Ejemplo:

2x + 4y = 6
8x - 10y = 12

a) Despejamos "y" en las 2 ecuaciones

2x + 4y = 6
4y = 6 - 2x
y = 3/2 - 1/2x

8x - 10y = 12
8x - 12 = 10y
4/5x - 6/5 = y

b) Igualamos "y"

y = y
3/2 - 1/2x = 4/5x - 6/5
3/2 + 6/5 = 4/5x + 1/2x
27/10 = 13/10x
x = 27/13

c) Reemplazamos "x"

y = 3/2 - 1/2x
y = 3/2 - 1/2(27/13)
y = 3/2 - 27/26
y = 24/52
y = 6/13

Sustitucion

El método de la sustitución nos plantea que una vez teniendo las 2 ecuaciones, debemos despejar una de las incógnitas en cualquier ecuación, generalmente se escoge la que este en el numerador, positiva y que no este acompañada por un numero. Una vez despejemos una variable, procedemos a reemplazar dicha variable en la otra ecuación, con el fin de tener solo una incógnita y poder hallar el valor de dicha incógnita.

Ejemplo:

2x + 4y = 6
8x - 10y = 12

a) Despejamos "x"

2x + 4y = 6
2x = -4y + 6
x = -2y + 3

b) Reemplazamos "x"

8x - 10y = 12
8(-2y + 3) - 10y = 12
-16y + 24 -10y = 12
24 - 12 = 26y
12 = 26y
12 / 26 = y
y = 6/13

c) Reemplazamos "y"

2x + 4y = 6
2x + 4(6/13) = 6
2x + 24/13 = 6
2x = 6 - 24/13
2x = 54/13
x = 54 / 26
x = 27 / 13
x = 27/13

Algebra Lineal

Sistemas de                                               
ecuaciones lineales:


Matrices:
Grafos:


Determinantes:









Vectores:





Sistemas de ecuaciones lineales

Entendemos por ecuaciones lineales aquellas ecuaciones de primer grado, en donde se busca encontrar los valores de las variables. Para ello, necesitamos de un conjunto de ecuaciones ya sea 2x2(2 ecuaciones, 2 incógnitas) o 3x3 (3 ecuaciones, 3 incógnitas), por otra parte se necesita una igualdad para poder solucionar nuestro sistema de ecuación lineal.

Ejemplo:

2x + 4y = 6
8x - 10y = 12

Aquí tenemos un sistema de ecuaciones 2x2, en donde las 2 incógnitas o variables son (x,y) y por otra parte tenemos 2 ecuaciones diferentes. Para solucionar esta clase de ecuaciones existen varios métodos, los mas importantes son los siguientes:


















PROBLEMAS DE APLICACIÓN DE SISTEMAS LINEALES:

1) Una empresa tiene tres minas con menas de composiciones:















¿Cuántas toneladas de cada mina deben utilizarse para obtener 7 toneladas de níquel, 18 de cobre y 16 de hierro?

Solución:

En este ejercicio nos piden hallar la cantidad de toneladas que se deben utilizar para cada materiales, por lo tanto organizamos los valores que nos dan en la tabla en forma de sistema de ecuación 3x3 y a cada valor lo dividimos en 100 puesto que la tabla esta dada en porcentaje.










Una vez que se tiene el sistema de ecuación lineal 3x3 lo podemos solucionar por cualquier método, ya sea sustitución, cramer, igualación o eliminación. Para este caso lo haremos por el método de cramer:













RTA// x = 200t ; y = 100t ; z = 300t

2) Juan pagó $50 por 3 cajas de taquetes y 5 cajas de clavos. Pedro compró 5 cajas de taquetes y 7 de clavos y tuvo que pagar $74. ¿Cuál es el precio de cada caja de taquetes y de cada caja de clavos?




Para resolver este problema primero debemos crear nuestro sistema de ecuación lineal donde decimos que:

3x + 5y = 50
5x + 7y = 74

Una vez que tengamos nuestro sistema de ecuación lineal escogemos nuestro método para resolverlo, para este caso nos conviene utilizar el método de la reducción o eliminación.

5 (3x + 5y = 50)
-3 (5x + 7y = 74)

15x + 25y = 250
-15x - 21y = -222
---------------------
             4y = 28
               y = 28/4
               y = 7

Una vez que tenemos el valor de "y" solo nos queda reemplazar en una de las 2 ecuaciones para hallar el valor de "x".

3x + 5y = 50
3x + 5(7) = 50
3x = 50 - 35
3x = 15
  x = 15/3
  x = 5

RTA// Cada caja de taquetes cuesta $5 y cada caja de clavos cuesta $7.