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[parcialmente]ejercicio 19 practica 5

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Sea

$$A = \begin{pmatrix} a & b & c \ d & e & f \ g & h & i\end{pmatrix}$$
calcular \(det(A)\) si se sabe que:

$$det\begin{pmatrix} 1 & b & c \\ 2 & e & f \\ 5 & h & i\end{pmatrix} = 0$$
$$det\begin{pmatrix} a & 2 & c \\ d & 4 & f \\ g & 10 & i\end{pmatrix}=0$$
$$det\begin{pmatrix} a & b & -1 \\ d & e & -2 \\ g & h & -5\end{pmatrix}=0$$

pongo la pregunta en la resolucion

lo hice por el absurdo, supuse que \(det(A)\neq 0\) y llego a una contradiccion...
hay alguna forma mas constructiva sin usar el absurdo?

A ver si me sale...

Sumando las tres cosas esas:

$$det\begin{pmatrix}1 & b & c \\2 & e & f \\5 & h & i\end{pmatrix} +2det\begin{pmatrix}a & 1 & c \\d & 2 & f \\g & 5 & i\end{pmatrix} -det\begin{pmatrix}a & b & 1 \\d & e & 2 \\g & h & 5\end{pmatrix} =0$$
Uso propiedad de intercambiar columnas (cambia el signo del determinante)
$$det\begin{pmatrix}1 & b & c \\2 & e & f \\5 & h & i\end{pmatrix} +2det\begin{pmatrix}a & 1 & c \\d & 2 & f \\g & 5 & i\end{pmatrix} +det\begin{pmatrix}1 & b & a \\2 & e & d \\5 & h & g\end{pmatrix} =0$$
Sumo el primer y el tercer tèrmino (recordar que det es multilineal):
$$det\begin{pmatrix}1 & b & c+a \\2 & e & f+d \\5 & h & i+g\end{pmatrix} +2det\begin{pmatrix}a & 1 & c \\d & 2 & f \\g & 5 & i\end{pmatrix}=0$$
El det no cambia si a una columna la cambio por la suma entre ella y una c.l. de las otras:
$$det\begin{pmatrix}1 & b & c+a \\2 & e & f+d \\5 & h & i+g\end{pmatrix} +2det\begin{pmatrix}a & 1 & c+a \\d & 2 & f+d\\g & 5 & i+g\end{pmatrix}=0$$
Intercambio columnas:
$$det\begin{pmatrix}1 & b & c+a \\2 & e & f+d \\5 & h & i+g\end{pmatrix} -2det\begin{pmatrix}1 & a & c+a \\2 & d & f+d\\5 & g & i+g\end{pmatrix}=0$$
Meto adentro el -2 y sumo de nuevo:
$$det\begin{pmatrix}1 & b-2a & c+a \\2 & e-2d & f+d \\5 & h-2g & i+g\end{pmatrix} =0$$
Mañana lo termino... porque me perdì y es tarde y mañana hay que madrugar

Espero que mi no resolución te sirva.

Una question... ¿còmo lo hiciste por el absurdo?

aca pongo la resolucion por el absurdo:

supongamos que \(det(A)\neq 0\)
de la primera matriz con determinante igual a \(0\) sale que: \((1,2,5) \in <(b,e,h),(c,f,i)>\)
la explicacion es esta: es claro que si la dimension del \(<(1,2,5),(b,e,h),(c,f,i)>\) fuera tres entonces el determinante de la matriz que los tiene como columnas no puede ser cero, luego, la dimension debe ser dos o uno. analicemos el caso en que \((1,2,5) \not\in <(b,e,h),(c,f,i)>\) : para este caso basta ver que la dimension de \(<(b,e,h),(c,f,i)>\) debe ser dos (recordemos que estamos suponiendo \(det(A)\neq 0\)) entonces si \((1,2,5) \not\in <(b,e,h),(c,f,i)>\) la dimension de \(<(1,2,5),(b,e,h),(c,f,i)>\) es tres, absurdo ,estamos en el caso en que la dimension era 1 o 2.
por lo tanto se deduce que \((1,2,5) \in <(b,e,h),(c,f,i)>\) y de la segunda matriz cuyo determinante es cero sale de igual forma \((1,2,5) \in <(a,d,g),(c,f,i)>\)

sean \(S = <(b,e,h),(c,f,i)>\) y \(T = <(a,d,g),(c,f,i)>\) prabamos que \(dim(S)=dim(T)=2\)

tenemos las siguientes igualdades(recordar que suponemos \(det(A)\neq 0\)):

$$3 = dim <(a,d,g),(b,e,h),(c,f,i)> = dim(S + T) = dim(S) + dim(T) - dim(S\cap T) = 4 - dim(S\cap T)$$

es decir \(dim(S\cap T) = 1\) vemos que \(<(c,f,i),(1,2,5)>\subseteq S\cap T\) con lo cual \(dim<(c,f,i),(1,2,5)> = 1\) esto quiere decir que \((c,f,i) = \alpha (1,2,5)\) y de esto se deduce que

$$0 \neq det\begin{pmatrix} a & b & c \\ d & e & f \\ g & h & i \end{pmatrix} = det\begin{pmatrix} a & b & 1\alpha \\ d & e & 2\alpha \\ g & h & 5\alpha \end{pmatrix} = \alpha det\begin{pmatrix} a & b & 1 \\ d & e & 2 \\ g & h & 5 \end{pmatrix} = \alpha . 0 = 0$$

entonces \(dim(<(c,f,i),(1,2,5)>) \geq 2\) con lo cual \(dim(S\cap T) \geq 2\), absurdo, pues vimos que \(dim(S\cap T) = 1\)

lo anterior prueba que necesariamente \(det(A) = 0\)

Editado 1 vez.

Me parece que la pifiaste:

\(3=4-dim(S\cap T)\) y deducis \(dim (S\cap T)=2\)

Firma

Quimey

gracias quimey, ahi lo corregi

me acabo de dar cuenta que una forma de ver que estaba mal lo que habia hecho antes es considerar que no habia usado la hipotesis de que el último determinante es cero y si saco esa hipotesis entonces ya no es cierto.
por ejemplo si

$$A = \begin{pmatrix} 1 & 0 & 1 \ 0 & 1 & 2 \ 0 & 0 & 5 \end{pmatrix}$$
se cumple que el primer y el segundo determinante son cero pero el ultimo no, y \(det(A) = 5\) . entonces, sin usar que el ultimo determinante es cero no se puede probar que \(det(A) = 0\)

Lo que yo hice fue:

$$det \left(\begin{matrix}1 & b & c \\ 2 & e & f \\ 5 & h & i\end{matrix}\right)=0$$
$$det \left(\begin{matrix}a & b & -1 \\ d & e & -2 \\ g & h & -5\end{matrix}\right)=-det \left(\begin{matrix}a & b & 1 \\ d & e & 2 \\ g & h & 5\end{matrix}\right)=0$$
$$det \left(\begin{matrix}a & 2 & c \\ d & 4 & f \\ g & 10 & i\end{matrix}\right)= 2.det \left(\begin{matrix}a & 1 & c \\ d & 2 & f \\ g & 5 & i\end{matrix}\right)=0$$
Sea
$$b = \left(\begin{matrix} 1 \\ 2 \\ 5\end{matrix}\right)$$
Entonces \(Ax=b\) Suponiendo que \(detA \neq 0\) Entonces uso la regla de cramer para calcular las soluciones
$$x=\frac{det \left(\begin{matrix}1 & b & c \\ 2 & e & f \\ 5 & h & i\end{matrix}\right)}{detA}=\frac{0}{detA}=0$$
Siguiendo igual \(x=y=z=0\) Entonces \(A.\vec{0}=b\) lo que es un absurdo por que \(b\) tendría que valer \(\vec{0}\) y no es así. Entonces \(detA=0\)