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Questão de Matemática — Álgebra Linear — FGV 2024

MatemáticaÁlgebra Linear
Código
fg085577
Banca
FGV
Órgão
INPE
Ano
2024
Nível
Superior
Cargo
Tecnologista Júnior I - Engenharia de Sistemas de Satélites - Missões Espaciais
Existe grande interesse no desenvolvimento de algoritmos mais eficientes para cálculo de autovalores, sobretudo em matrizes esparsas e de alta ordem, as quais naturalmente advém da modelagem de sistemas dinâmicos reais de grande porte.Nesse contexto, considere um sistema de grande porte representado por uma matriz P dada por:Imagem associada para resolução da questãoUm dos autovalores da matriz P é
  1. A−4.
  2. B−3.
  3. C−2.
  4. D0.
  5. E1.
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GabaritoA — −4.

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”.

Álgebra Linear — Autovalores de Matrizes em Blocos

Gabarito: letra A. Os autovalores de uma matriz em blocos diagonais são a união dos autovalores de cada bloco. A matriz PP é uma matriz em blocos da forma P=[A00B]P = \begin{bmatrix} A & 0 \\ 0 & B \end{bmatrix}, onde A=[−133−1]A = \begin{bmatrix} -1 & 3 \\ 3 & -1 \end{bmatrix} e B=[300−1]B = \begin{bmatrix} 3 & 0 \\ 0 & -1 \end{bmatrix}.

Para o bloco AA, calculamos o polinômio característico det⁡(A−λI)=0\det(A - \lambda I) = 0:

det⁡[−1−λ33−1−λ]=(−1−λ)2−9=λ2+2λ+1−9=λ2+2λ−8=0\det \begin{bmatrix} -1-\lambda & 3 \\ 3 & -1-\lambda \end{bmatrix} = (-1-\lambda)^2 - 9 = \lambda^2 + 2\lambda + 1 - 9 = \lambda^2 + 2\lambda - 8 = 0

As raízes desta equação quadrática são λ=−2±4−4(1)(−8)2=−2±362=−2±62\lambda = \frac{-2 \pm \sqrt{4 - 4(1)(-8)}}{2} = \frac{-2 \pm \sqrt{36}}{2} = \frac{-2 \pm 6}{2}, resultando em λ1=2\lambda_1 = 2 e λ2=−4\lambda_2 = -4.

Para o bloco BB, por ser uma matriz diagonal, os autovalores são os próprios elementos da diagonal principal: λ3=3\lambda_3 = 3 e λ4=−1\lambda_4 = -1. Portanto, o conjunto de autovalores da matriz PP é {2,−4,3,−1}\{2, -4, 3, -1\}. Entre as alternativas, o valor −4-4 é um autovalor válido.

Bloco ABloco B2, -43, -1∅LEVELsoulevel.com.br
Autovalores da matriz P — só Bloco A: 2, -4; só Bloco B: 3, -1; Bloco A∩Bloco B: ∅

Alternativa A — ✅ Correta ⟵ GABARITO

O valor −4-4 é um dos autovalores encontrados a partir do bloco superior esquerdo da matriz.

Alternativa B — ❌ Incorreta

O valor −3-3 não pertence ao conjunto de autovalores da matriz PP.

Alternativa C — ❌ Incorreta

O valor −2-2 não é um autovalor de PP. O erro comum é confundir o termo linear do polinômio característico com o autovalor.

Alternativa D — ❌ Incorreta

O valor 00 não é autovalor, pois o determinante da matriz PP é o produto dos determinantes dos blocos: det⁡(P)=det⁡(A)⋅det⁡(B)=(−8)⋅(−3)=24≠0\det(P) = \det(A) \cdot \det(B) = (-8) \cdot (-3) = 24 \neq 0.

Alternativa E — ❌ Incorreta

O valor 11 não é um autovalor de PP.

PEGA ESSA DICA!

Sempre que a matriz apresentar uma estrutura de blocos (como uma matriz diagonal por blocos), não perca tempo calculando o determinante de toda a matriz n×nn \times n. Decomponha-a em submatrizes menores e calcule os autovalores de cada uma separadamente; isso reduz drasticamente a complexidade algébrica.

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