Problemas matriciais

Leitura, padrões, operações elementares e modelagem de problemas com matrizes, com ênfase em linhas, colunas, transposição e produto matricial.

Problemas matriciais

Fluxo

  1. O que significam linhas e colunas?
  2. É um padrão no quadro ou uma operação matricial?
  3. Qual posição ou grandeza foi pedida?
  4. As ordens permitem a operação?
  5. O resultado tem a ordem e a unidade esperadas?

Leitura

Am×nA_{m\times n}

mm = linhas; nn = colunas.

aij=linha i, coluna j.a_{ij}=\text{linha }i,\ \text{coluna }j.

a23a_{23} = 2ª linha, 3ª coluna.

Padrões em quadros

Teste nesta ordem:

  1. regra nas linhas;
  2. regra nas colunas;
  3. diagonais, se fizer sentido;
  4. consistência em mais de uma posição.

Regra que explica só uma linha não está confirmada.

Operações

OperaçãoCondiçãoRegra
igualdademesma ordemelementos correspondentes iguais
soma/subtraçãomesma ordemposição a posição
escalar kAkAqualquer ordemmultiplica todos os elementos
transpostasempretroca linhas por colunas
produto ABABcolunas de AA = linhas de BBlinha × coluna

Variação:

novoantigo.\text{novo}-\text{antigo}.

Aumento uniforme de 10%:

1,10A.1{,}10A.

Transposta

(AT)ij=aji(A^T)_{ij}=a_{ji} m×nn×m.m\times n\to n\times m.

Interpretação: “setores × produtos” vira “produtos × setores”.

Produto matricial

Am×nBn×p=Cm×p.A_{m\times n}B_{n\times p}=C_{m\times p}.

Macete:

(m×n)(n×p)m×p.(m\times\cancel n)(\cancel n\times p)\to m\times p.

Entrada cijc_{ij}:

linha i de Acoluna j de B.\text{linha }i\text{ de }A\cdot\text{coluna }j\text{ de }B.

Produto matricial não é produto posição a posição.

Ordem dos fatores

Em geral:

ABBA.AB\ne BA.
  • ABAB existir não garante que BABA exista.
  • Em composição de etapas, o fator da direita atua primeiro.

Totais ponderados

Se QQ contém quantidades por linha e pp é vetor coluna de preços:

QpQp

fornece um total ponderado para cada linha.

Cheque a unidade:

quantidade×valorunidade=valor.\text{quantidade}\times\frac{\text{valor}}{\text{unidade}}=\text{valor}.

Fatos secundários

Identidade compatível:

ImA=A,AIn=AI_mA=A, \qquad AI_n=A

para Am×nA_{m\times n}.

Potência:

A2=AAA^2=AA

só está definida quando AA é quadrada.

Pegadinhas

  • 2×33×22\times3\ne3\times2.
  • Mesmo número de elementos não significa mesma ordem.
  • Soma: ordens iguais.
  • Produto: dimensões internas iguais.
  • Resultado do produto: dimensões externas.
  • ABAB não costuma ser BABA.
  • Transposta troca eixos; não muda valores arbitrariamente.
  • Em padrões, confirme a regra em várias posições.
  • Não puxe determinante, inversa, escalonamento ou sistemas lineares para este recorte.

Conferência final

  • Rotulei linhas e colunas?
  • Li corretamente os índices?
  • Diferenciei padrão de operação?
  • Conferi a ordem antes do cálculo?
  • No produto, usei linha × coluna?
  • Interpretei a unidade e o significado do resultado?