Unicamp 2018 · questão 25

Questão 25 Unicamp 2018: Matrizes, determinantes e sistemas

Matemática › Matrizes, determinantes e sistemasVestibulares

Sejam \(a\) e \(b\) números reais tais que a matriz \(A = \begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}\) satisfaz a equação \(A^2 = aA + bI\), em que \(I\) é a matriz identidade de ordem 2. Logo, o produto \(ab\) é igual a

  1. A
    \(-2\).
  2. B
    \(-1\).
  3. C
    \(1\).
  4. D
    \(2\).
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Gabarito: Alternativa A: \(-2\)..

Resolução comentada

Ideia-chave: calcule \(A^2\), monte \(aA + bI\) e iguale elemento a elemento.

  1. Quadrado da matriz: \[A^2 = \begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 0 & 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 & 4 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}.\]
  2. Lado direito: \[aA + bI = \begin{pmatrix} a + b & 2a \\ 0 & a + b \end{pmatrix}.\]
  3. Igualando os elementos: \[2a = 4 \Rightarrow a = 2; \qquad a + b = 1 \Rightarrow b = -1.\]
  4. Produto: \(ab = 2\cdot(-1) = -2\).
  5. Conferência pelo teorema de Cayley–Hamilton: o polinômio característico de \(A\) é \(\lambda^2 - 2\lambda + 1\), logo \(A^2 = 2A - I\), confirmando \(a = 2\) e \(b = -1\).

Resposta: alternativa A.

Por que não as outras: errar o elemento \(a_{12}\) de \(A^2\) (achar 2 em vez de 4) leva a \(a = 1\), \(b = 0\) e respostas incoerentes; trocar o sinal de \(b\) dá \(+2\).

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