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Extremadura PAU Applied Mathematics for Social Sciences II: Álgebra lineal: matrices, determinantes y sistemas

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Álgebra lineal: matrices, determinantes y sistemas

Este bloque reúne álgebra matricial, determinantes y sistemas lineales, incluida la discusión de parámetros. La organización es editorial: se practican fundamentos compartidos de Matemáticas II sin afirmar equivalencia entre convocatorias o modelos regionales.

Matrices y rango

  • El producto no es conmutativo (AB ≠ BA) y solo existe si el número de columnas de A coincide con el de filas de B.
  • La inversa se obtiene con (A|I) → (I|A⁻¹) o con la adjunta: A⁻¹ = C(A)ᵀ/det(A), donde C(A) es la matriz de cofactores; solo existe si det(A) ≠ 0.
  • El rango es el orden del mayor menor no nulo y también el número de filas no nulas al escalonar.

Determinantes

  • det(AB) = det(A)·det(B); det(kA) = kⁿ·det(A) en orden n; det(A⁻¹) = 1/det(A); intercambiar dos filas cambia el signo. Si una fila es combinación lineal de las demás, el determinante es 0.

Sistemas y discusión

Rouché–Frobenius: si r(A) ≠ r(A*), incompatible; si r(A) = r(A*) = n, compatible determinado; si r(A) = r(A*) < n, compatible indeterminado con n − r parámetros. Con parámetros, el orden correcto es calcular det(A), localizar los valores que lo anulan y estudiar cada caso en la matriz ampliada. Cramer solo vale si det(A) ≠ 0: xᵢ = det(Aᵢ)/det(A).

Ejemplo resuelto

Resolver AX = B con A = [[1,2],[1,3]] y B = [[3,5],[4,7]]. det(A) = 3 − 2 = 1 ≠ 0, luego A⁻¹ = [[3,−2],[−1,1]]. Multiplicando por la izquierda: X = A⁻¹B = [[9−8, 15−14],[−3+4, −5+7]] = [[1,1],[1,2]]. Comprobación: A·X = [[1+2, 1+4],[1+3, 1+6]] = [[3,5],[4,7]] = B. Si la ecuación fuera XA = B habría que multiplicar por la derecha y el resultado cambiaría.

Errores que cuestan puntos

  • Calcular A⁻¹ sin comprobar antes el determinante.
  • Usar Cramer cuando det(A) = 0.
  • Escribir «indeterminado» sin dar la solución paramétrica.
  • Confundir el rango de A con el de la ampliada.
  • Multiplicar por A⁻¹ por el lado equivocado.