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Questão de Matemática — Álgebra Linear — FGV 2024

MatemáticaÁlgebra Linear
Código
fg085979
Banca
FGV
Órgão
INPE
Ano
2024
Nível
Superior
Cargo
Tecnologista Júnior I - Projetos Mecânicos e Processos de Fabricação Mecânica
Se A é uma matriz quadrada de ordem n tal que A² = kA , sendo k um número real positivo.Sabendo que o determinante de A, det(A), é diferente de zero, então,
  1. Adet(A) = k
  2. Bdet(A)=1
  3. Cdet(A) =0
  4. Ddet(A) = kn
  5. Edet(A) = - kn
Revelar gabarito e comentário

GabaritoD — det(A) = kn

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”.

Determinantes: propriedade da multiplicação por escalar

Gabarito: letra D. Como A2=kAA^2 = kA e det(A)0\det(A) \neq 0, aplicando o determinante em ambos os lados obtemos det(A2)=det(kA)\det(A^2) = \det(kA). Pela propriedade det(kA)=kndet(A)\det(kA) = k^n \det(A) e det(A2)=[det(A)]2\det(A^2) = [\det(A)]^2, chegamos a [det(A)]2=kndet(A)[\det(A)]^2 = k^n \det(A). Como det(A)0\det(A) \neq 0, dividimos ambos os lados por det(A)\det(A) e obtemos det(A)=kn\det(A) = k^n.

O determinante é um número associado a uma matriz quadrada, e possui propriedades que facilitam cálculos. Uma das mais cobradas é a que relaciona o determinante de uma matriz multiplicada por uma constante: ao multiplicar todos os elementos de uma matriz de ordem nn por uma constante kk, o determinante fica multiplicado por knk^n. Ou seja, det(kA)=kndet(A)\det(kA) = k^n \det(A). Essa propriedade é a chave para resolver a questão.

Outra propriedade importante é a do determinante do produto: det(AB)=det(A)det(B)\det(AB) = \det(A) \cdot \det(B). No caso particular em que A=BA = B, temos det(A2)=det(A)det(A)=[det(A)]2\det(A^2) = \det(A) \cdot \det(A) = [\det(A)]^2. Essa é a segunda peça do raciocínio.

A pegadinha da banca está em esquecer a propriedade do escalar e simplesmente "cortar" o AA da equação A2=kAA^2 = kA, concluindo erroneamente que A=kA = k e, portanto, det(A)=k\det(A) = k (alternativa A). Mas isso só seria válido se AA fosse um número, não uma matriz. A presença do nn na alternativa D é o sinal de que a ordem da matriz importa.

Vamos ao passo a passo:

  1. Partimos de A2=kAA^2 = kA.

  2. Aplicamos o determinante em ambos os lados: det(A2)=det(kA)\det(A^2) = \det(kA).

  3. Usamos a propriedade do produto: det(A2)=[det(A)]2\det(A^2) = [\det(A)]^2.

  4. Usamos a propriedade do escalar: det(kA)=kndet(A)\det(kA) = k^n \det(A).

  5. Igualamos: [det(A)]2=kndet(A)[\det(A)]^2 = k^n \det(A).

  6. Como det(A)0\det(A) \neq 0, dividimos ambos os lados por det(A)\det(A): det(A)=kn\det(A) = k^n.

Portanto, a alternativa correta é a D.

  1. 1A² = kA
  2. 2det(A²) = det(kA)
  3. 3[det(A)]² = kⁿ·det(A)
  4. 4Divide por det(A) ≠ 0
  5. 5det(A) = kⁿ
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Alternativa A — ❌ Incorreta

Afirma que det(A)=k\det(A) = k. Esse seria o resultado se pudéssemos "cancelar" a matriz AA na equação A2=kAA^2 = kA, o que não é válido para matrizes. A confusão está em tratar a matriz como um número. O correto envolve a ordem nn da matriz, como mostra a alternativa D.

Alternativa B — ❌ Incorreta

Afirma que det(A)=1\det(A) = 1. Isso só ocorreria em casos específicos, não como consequência geral da condição A2=kAA^2 = kA. Não há nada na equação que force o determinante a ser 1.

Alternativa C — ❌ Incorreta

Afirma que det(A)=0\det(A) = 0. O enunciado explicitamente diz que det(A)0\det(A) \neq 0, então essa alternativa contradiz a hipótese. Além disso, se o determinante fosse zero, não poderíamos dividir a equação por ele, e a conclusão seria diferente.

Alternativa D — ✅ Correta ⟵ GABARITO

Como demonstrado, det(A)=kn\det(A) = k^n. Aplicamos corretamente as propriedades do determinante: det(A2)=[det(A)]2\det(A^2) = [\det(A)]^2 e det(kA)=kndet(A)\det(kA) = k^n \det(A), e como det(A)0\det(A) \neq 0, dividimos e obtemos o resultado.

Alternativa E — ❌ Incorreta

Afirma que det(A)=kn\det(A) = -k^n. O sinal negativo não tem fundamento. Como kk é um número real positivo e det(A)0\det(A) \neq 0, o determinante será positivo (pois kn>0k^n > 0), não negativo.

NÃO CAIA NESSA!

A banca explora a tentação de "cancelar" a matriz AA na equação A2=kAA^2 = kA, como se fosse uma equação numérica. Lembre-se: matriz não é número! A propriedade correta é det(kA)=kndet(A)\det(kA) = k^n \det(A), e é por isso que a alternativa D tem o expoente nn. Com esse raciocínio, você elimina as alternativas A, B e E rapidamente.

Gabarito: letra D

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