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Estudos Gerais04/27/2025

1. Determine o conjunto solução dos seguintes sistemas linea...

  1. Determine o conjunto solução dos seguintes sistemas lineares reais, usando os algoritmos de eliminação e eliminação total:
2x+y+z &= 0 \\ x+3z+4y &= 1 \\ 4(y+x) &= 2 \end{cases}$$ $$\begin{cases} x+y-w &= 1 \\ x-y+z &= 1 \\ x-y+w &= 1 \end{cases}$$ $$\begin{cases} x_1-x_2-x_3+x_4 &= 1 \\ x_1+x_2-x_3-x_4 &= 1 \\ x_1-x_2+x_3-x_4 &= -1 \\ -x_1+x_2-x_3+x_4 &= 0 \end{cases}$$ $$\begin{cases} x_1+x_4 &= 1+x_2+x_3 \\ x_1+x_2 &= 1+x_4+x_4 \\ x_1+x_3 &= 1+x_2+x_4 \\ x_2+x_4 &= 1+x_1+x_3 \end{cases}$$ $$\begin{cases} x+y &= 1 \\ y+z &= 1 \\ z+w &= 1 \\ w+x &= 1 \\ x+y+z+w &= 2 \end{cases}$$ $$\begin{cases} x+y &= 2 \\ y+z &= 0 \\ z+w &= 2 \\ w+x &= 0 \\ x+y+z+w &= 4 \end{cases}$$ $$\begin{cases} x_3+x_4 &= -1 \\ x_1+x_2 &= 1 \end{cases}$$ $$\begin{cases} 2y+x-2z &= -1 \\ 2-2x-y+z &= 1 \\ 2z+x &= 3 \end{cases}$$ $$\begin{cases} 2x + y &= 2z+y \\ 3x-2y+4 &=1-z \\ -x+2y &= 2 \end{cases}$$ $$\begin{cases} x_1+x_2+x_3 &= 0 \\ -x_1+x_2-x_3 &= 0 \\ x_1+x_2+x_3 &= -1 \end{cases}$$ $$\begin{cases} x+7y+z &=3-2z \\ 3x+y+2z&=1-3z \\ 2x-2y &= 2-3z \end{cases}$$ $$\begin{cases} 2x + y &= 0 \\ 2y+x+z &= 0 \\ 2z+y &= 0 \end{cases}$$ $$\begin{cases} x_3+x_4 &=-1 \\ x_1+x_2 &= 1 \\ x_2+x_3 &= 2 \\ x_4+x_1 &= 0 \end{cases}$$ $$\begin{cases} 2x + y &= y \\ y+x+z &= y \\ 2z+y &= y \end{cases}$$ $$\begin{cases} -2x+y+z&=0 \\ 3y+4z &=1 \\ 4x+2y &=2 \\ w-x &=2 \end{cases}$$ $$\begin{cases} 2x+y+z &= 0 \\ x+3y+4z &= 1 \end{cases}$$ $$\begin{cases} x+2y+3w+4z &= 0 \end{cases}$$ 1. Exemplo: (a) Matriz das variáveis: $\begin{bmatrix} x \\ y \\ z \end{bmatrix} \in \mathbb{R}^{3x1}$ 1 Organizando o sistema na forma padrão temos $\begin{cases} 2x+y+z &= 0 \\ x+4y+3z &= 1 \text{ com } \\ 4x+4y+0z&=2 \end{cases}$ matriz associada $\begin{bmatrix} 2 & 1 & 1 & 0 \\ 1 & 4 & 3 & 1 \\ 4 & 4 & 0 & 2 \end{bmatrix}$ Escalonando a matriz do sistema: $\begin{bmatrix} 2 & 1 & 1 & 0 \\ 1 & 4 & 3 & 1 \\ 4 & 4 & 0 & 2 \end{bmatrix} \leftrightarrow \begin{bmatrix} 1 & 4 & 3 & 1 \\ 2 & 1 & 1 & 0 \\ 4 & 4 & 0 & 2 \end{bmatrix} \xrightarrow[\,-4]{-2} \begin{bmatrix} 1 & 4 & 3 & 1 \\ 0 & -7 & -5 & -2 \\ 0 & -12 & -12 & -2 \end{bmatrix} \xrightarrow{\frac{12}{7}} \begin{bmatrix} 1 & 4 & 3 & 1 \\ 0 & -7 & -5 & -2 \\ 0 & 0 & \frac{24}{7} & \frac{10}{7} \end{bmatrix} | \begin{matrix} \\\ -\frac{12}{7} \\\ -\frac{7}{24} \end{matrix} \leftrightarrow \begin{bmatrix} 1 & 4 & 3 & 1 \\ 0 & -7 & -5 & -2 \\ 0 & 0 & 1 & -\frac{5}{12} \end{bmatrix}$ Logo o sistema tem solução e a solução é única. Escalonando totalmente a matriz do sistema a partir da matriz escalonada: $\begin{bmatrix} 1 & 4 & 3 & 1 \\ 0 & -7 & -5 & -2 \\ 0 & 0 & 1 & -\frac{5}{12} \end{bmatrix} \xleftarrow[\,5]{} \begin{bmatrix} 1 & 3 & 0 & \frac{27}{12} \\\ 0 & -7 & 0 & -\frac{25}{12} \\\ 0 & 0 & 1 & -\frac{5}{12} \end{bmatrix} \xrightarrow{-\frac{3}{7}} \begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 & \frac{114}{84} \\\ 0 & -7 & 0 & -\frac{25}{12} \\\ 0 & 0 & 1 & -\frac{5}{12} \end{bmatrix} \xrightarrow{-\frac{1}{7}} \begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 & \frac{114}{84} \\\ 0 & 1 & 0 & \frac{25}{84} \\\ 0 & 0 & 1 & -\frac{5}{12} \end{bmatrix}$

Responde essas questões de acordo com o exemplo abaixo delas

1. Determine o conjunto solução dos seguintes sistemas lineares reais, usando os algoritmos
de eliminação e eliminação total:

$$\begin{cases}
2x+y+z &= 0 \\
x+3z+4y &= 1 \\
4(y+x) &= 2
\end{cases}$$

$$\begin{cases}
x+y-w &= 1 \\
x-y+z &= 1 \\
x-y+w &= 1
\end{cases}$$

$$\begin{cases}
x_1-x_2-x_3+x_4 &= 1 \\
x_1+x_2-x_3-x_4 &= 1 \\
x_1-x_2+x_3-x_4 &= -1 \\
-x_1+x_2-x_3+x_4 &= 0
\end{cases}$$

$$\begin{cases}
x_1+x_4 &= 1+x_2+x_3 \\
x_1+x_2 &= 1+x_4+x_4 \\
x_1+x_3 &= 1+x_2+x_4 \\
x_2+x_4 &= 1+x_1+x_3
\end{cases}$$

$$\begin{cases}
x+y &= 1 \\
y+z &= 1 \\
z+w &= 1 \\
w+x &= 1 \\
x+y+z+w &= 2
\end{cases}$$

$$\begin{cases}
x+y &= 2 \\
y+z &= 0 \\
z+w &= 2 \\
w+x &= 0 \\
x+y+z+w &= 4
\end{cases}$$

$$\begin{cases}
x_3+x_4 &= -1 \\
x_1+x_2 &= 1
\end{cases}$$

$$\begin{cases}
2y+x-2z &= -1 \\
2-2x-y+z &= 1 \\
2z+x &= 3
\end{cases}$$

$$\begin{cases}
2x + y &= 2z+y \\
3x-2y+4 &=1-z \\
-x+2y &= 2
\end{cases}$$

$$\begin{cases}
x_1+x_2+x_3 &= 0 \\
-x_1+x_2-x_3 &= 0 \\
x_1+x_2+x_3 &= -1
\end{cases}$$

$$\begin{cases}
x+7y+z &=3-2z \\
3x+y+2z&=1-3z \\
2x-2y &= 2-3z
\end{cases}$$

$$\begin{cases}
2x + y &= 0 \\
2y+x+z &= 0 \\
2z+y &= 0
\end{cases}$$

$$\begin{cases}
x_3+x_4 &=-1 \\
x_1+x_2 &= 1 \\
x_2+x_3 &= 2 \\
x_4+x_1 &= 0
\end{cases}$$

$$\begin{cases}
2x + y &= y \\
y+x+z &= y \\
2z+y &= y
\end{cases}$$

$$\begin{cases}
-2x+y+z&=0 \\
3y+4z &=1 \\
4x+2y &=2 \\
w-x &=2
\end{cases}$$

$$\begin{cases}
2x+y+z &= 0 \\
x+3y+4z &= 1
\end{cases}$$

$$\begin{cases}
x+2y+3w+4z &= 0
\end{cases}$$

1. Exemplo:

(a) Matriz das variáveis: $\begin{bmatrix} x \\ y \\ z \end{bmatrix} \in \mathbb{R}^{3x1}$

1

Organizando o sistema na forma padrão temos $\begin{cases}
2x+y+z &= 0 \\
x+4y+3z &= 1 \text{ com } \\
4x+4y+0z&=2
\end{cases}$

matriz associada $\begin{bmatrix}
2 & 1 & 1 & 0 \\
1 & 4 & 3 & 1 \\
4 & 4 & 0 & 2
\end{bmatrix}$

Escalonando a matriz do sistema:

$\begin{bmatrix}
2 & 1 & 1 & 0 \\
1 & 4 & 3 & 1 \\
4 & 4 & 0 & 2
\end{bmatrix} \leftrightarrow \begin{bmatrix}
1 & 4 & 3 & 1 \\
2 & 1 & 1 & 0 \\
4 & 4 & 0 & 2
\end{bmatrix} \xrightarrow[\,-4]{-2} \begin{bmatrix}
1 & 4 & 3 & 1 \\
0 & -7 & -5 & -2 \\
0 & -12 & -12 & -2
\end{bmatrix} \xrightarrow{\frac{12}{7}} \begin{bmatrix}
1 & 4 & 3 & 1 \\
0 & -7 & -5 & -2 \\
0 & 0 & \frac{24}{7} & \frac{10}{7}
\end{bmatrix} | \begin{matrix} \\\ -\frac{12}{7} \\\ -\frac{7}{24} \end{matrix} \leftrightarrow \begin{bmatrix}
1 & 4 & 3 & 1 \\
0 & -7 & -5 & -2 \\
0 & 0 & 1 & -\frac{5}{12}
\end{bmatrix}$

Logo o sistema tem solução e a solução é única.

Escalonando totalmente a matriz do sistema a partir da matriz escalonada:

$\begin{bmatrix}
1 & 4 & 3 & 1 \\
0 & -7 & -5 & -2 \\
0 & 0 & 1 & -\frac{5}{12}
\end{bmatrix} \xleftarrow[\,5]{} \begin{bmatrix}
1 & 3 & 0 & \frac{27}{12} \\\ 0 & -7 & 0 & -\frac{25}{12} \\\ 0 & 0 & 1 & -\frac{5}{12}
\end{bmatrix} \xrightarrow{-\frac{3}{7}} \begin{bmatrix}
1 & 0 & 0 & \frac{114}{84} \\\ 0 & -7 & 0 & -\frac{25}{12} \\\ 0 & 0 & 1 & -\frac{5}{12}
\end{bmatrix} \xrightarrow{-\frac{1}{7}} \begin{bmatrix}
1 & 0 & 0 & \frac{114}{84} \\\ 0 & 1 & 0 & \frac{25}{84} \\\ 0 & 0 & 1 & -\frac{5}{12}
\end{bmatrix}$
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