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Questão de Matemática — Matrizes — CESPE / CEBRASPE 2024

MatemáticaMatrizes
Código
ce402740
Banca
CESPE / CEBRASPE
Órgão
PETROBRAS
Ano
2024
Cargo
PPNT ( )
Uma distribuidora comprou x unidades de barris de petróleo, por R$ 415 o barril, e y unidades de m3 de gás, por R$ 2 o m3, pagando um valor total de R$ 23.695.000. A quantidade de unidades dos dois produtos comprados totalizou 490.000 unidades. Acerca dessa situação hipotética, julgue o item a seguir. A inversa da matriz dos coeficientes C=[415211]\begin{bmatrix} 415&2\\1&1 \end{bmatrix} é dada por C^{-1}=[1−2−1415]\begin{bmatrix} 1&-2\\-1&415 \end{bmatrix}.
  1. CCerto
  2. EErrado
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GabaritoE — Errado

Comentário gerado por IA. É um apoio ao estudo, ancorado em fontes, mas pode conter imprecisões — confira sempre na fonte oficial (lei, súmula, edital e gabarito da banca). Encontrou um erro? Use “Reportar”.

Matriz inversa: cálculo e verificação

Gabarito: letra E (ERRADO). A inversa da matriz C=[415211]C = \begin{bmatrix} 415 & 2 \\ 1 & 1 \end{bmatrix} não é [1−2−1415]\begin{bmatrix} 1 & -2 \\ -1 & 415 \end{bmatrix}. Pela fórmula da inversa de uma matriz 2x2, C−1=1det⁡(C)[d−b−ca]C^{-1} = \frac{1}{\det(C)} \begin{bmatrix} d & -b \\ -c & a \end{bmatrix}, com det⁡(C)=415⋅1−2⋅1=413\det(C) = 415 \cdot 1 - 2 \cdot 1 = 413, o que resulta em C−1=[1413−2413−1413415413]C^{-1} = \begin{bmatrix} \frac{1}{413} & -\frac{2}{413} \\ -\frac{1}{413} & \frac{415}{413} \end{bmatrix} — cada elemento da matriz proposta está incorreto, pois falta a divisão pelo determinante.

A matriz inversa é um conceito central em álgebra linear. Dada uma matriz quadrada AA, sua inversa A−1A^{-1} é a matriz que, multiplicada por AA, resulta na matriz identidade: A⋅A−1=A−1⋅A=IA \cdot A^{-1} = A^{-1} \cdot A = I. Nem toda matriz possui inversa — ela existe apenas quando o determinante é diferente de zero (matriz invertível ou não singular). Para uma matriz 2x2 genérica A=[abcd]A = \begin{bmatrix} a & b \\ c & d \end{bmatrix}, a inversa é calculada pela fórmula:

A−1=1det⁡(A)[d−b−ca]A^{-1} = \frac{1}{\det(A)} \begin{bmatrix} d & -b \\ -c & a \end{bmatrix}

onde det⁡(A)=ad−bc\det(A) = ad - bc. O fator 1det⁡(A)\frac{1}{\det(A)} é o que "normaliza" a matriz adjunta (a matriz dos cofatores transposta). É exatamente esse fator que a questão omitiu — a matriz apresentada é apenas a matriz adjunta de CC, sem a divisão pelo determinante.

Vamos aplicar a fórmula ao caso concreto. A matriz dos coeficientes é C=[415211]C = \begin{bmatrix} 415 & 2 \\ 1 & 1 \end{bmatrix}. Primeiro, calculamos o determinante:

det⁡(C)=415⋅1−2⋅1=415−2=413\det(C) = 415 \cdot 1 - 2 \cdot 1 = 415 - 2 = 413

Como det⁡(C)≠0\det(C) \neq 0, a matriz é invertível. Agora, montamos a matriz adjunta trocando os elementos da diagonal principal (a↔da \leftrightarrow d) e invertendo o sinal dos elementos da diagonal secundária (bb e cc):

adj(C)=[1−2−1415]\text{adj}(C) = \begin{bmatrix} 1 & -2 \\ -1 & 415 \end{bmatrix}

Essa é exatamente a matriz que a questão apresentou como resposta. Porém, a inversa exige a divisão de cada elemento pelo determinante:

C−1=1413[1−2−1415]=[1413−2413−1413415413]C^{-1} = \frac{1}{413} \begin{bmatrix} 1 & -2 \\ -1 & 415 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} \frac{1}{413} & -\frac{2}{413} \\ -\frac{1}{413} & \frac{415}{413} \end{bmatrix}

Portanto, a matriz proposta [1−2−1415]\begin{bmatrix} 1 & -2 \\ -1 & 415 \end{bmatrix} é a matriz adjunta (ou cofatora) de CC, não a sua inversa. A pegadinha da banca está em apresentar a adjunta como se fosse a inversa, omitindo o fator 1det⁡(C)\frac{1}{\det(C)}.

Uma forma de verificar rapidamente se uma matriz é a inversa de outra é multiplicá-las: o resultado deve ser a matriz identidade. Se multiplicarmos CC pela matriz proposta, obtemos:

C⋅[1−2−1415]=[415⋅1+2⋅(−1)415⋅(−2)+2⋅4151⋅1+1⋅(−1)1⋅(−2)+1⋅415]=[41300413]C \cdot \begin{bmatrix} 1 & -2 \\ -1 & 415 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 415 \cdot 1 + 2 \cdot (-1) & 415 \cdot (-2) + 2 \cdot 415 \\ 1 \cdot 1 + 1 \cdot (-1) & 1 \cdot (-2) + 1 \cdot 415 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 413 & 0 \\ 0 & 413 \end{bmatrix}

O resultado é 413⋅I413 \cdot I, não II. Isso confirma que a matriz proposta é 413⋅C−1413 \cdot C^{-1}, ou seja, a adjunta. Para ser a inversa, o produto deveria ser exatamente a identidade.

NÃO CAIA NESSA!

A banca troca a matriz adjunta pela matriz inversa. O candidato que memoriza a fórmula C−1=1det⁡(C)⋅adj(C)C^{-1} = \frac{1}{\det(C)} \cdot \text{adj}(C) mas esquece de dividir pelo determinante cai direto na armadilha. A matriz [1−2−1415]\begin{bmatrix} 1 & -2 \\ -1 & 415 \end{bmatrix} é a adjunta de CC — falta o fator 1413\frac{1}{413} em cada elemento. Sempre confira: a inversa de uma matriz com elementos grandes como 415 nunca terá elementos inteiros tão simples; a presença do determinante no denominador é obrigatória.

  1. 1Calcular det(A) = ad - bc
  2. 2Montar adjunta (troca diagonal, inverte sinais)
  3. 3Dividir adjunta pelo determinante
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Item — ❌ ERRADO

A afirmação de que C−1=[1−2−1415]C^{-1} = \begin{bmatrix} 1 & -2 \\ -1 & 415 \end{bmatrix} está incorreta. O erro é a omissão do fator 1det⁡(C)\frac{1}{\det(C)}. Calculando corretamente:

  • det⁡(C)=415⋅1−2⋅1=413\det(C) = 415 \cdot 1 - 2 \cdot 1 = 413

  • C−1=1413[1−2−1415]=[1413−2413−1413415413]C^{-1} = \frac{1}{413} \begin{bmatrix} 1 & -2 \\ -1 & 415 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} \frac{1}{413} & -\frac{2}{413} \\ -\frac{1}{413} & \frac{415}{413} \end{bmatrix}

A matriz apresentada é a adjunta de CC, não a inversa. A verificação por multiplicação confirma: C⋅[1−2−1415]=413⋅IC \cdot \begin{bmatrix} 1 & -2 \\ -1 & 415 \end{bmatrix} = 413 \cdot I, e não II.

Gabarito: letra E (ERRADO).

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