Matemáticas IIMedioProblema · 2,5 pts
Determinantes
También trata: Integrales
Castilla-La Mancha · 2023 · Junio
Enunciado
a) (1 punto) Calcula la siguiente integral:Puedes utilizar el cambio de variable .
b) (1,5 puntos) Sean las matrices y . Sin calcular , razona por qué existe y discute si la matriz tiene inversa.
b) (1,5 puntos) Sean las matrices y . Sin calcular , razona por qué existe y discute si la matriz tiene inversa.
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Resultado
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1
Estrategia
a) Los exponentes y tienen denominadores y ; con (el es su mínimo común múltiplo) las dos raíces se vuelven potencias enteras de : y . Queda una integral racional en , que se resuelve dividiendo polinomios; al final se deshace el cambio.
b) Una matriz cuadrada tiene inversa si y solo si su determinante no es cero. Para basta calcular . Para no hace falta calcular el producto: usamos que el determinante de un producto es el producto de los determinantes y que .
b) Una matriz cuadrada tiene inversa si y solo si su determinante no es cero. Para basta calcular . Para no hace falta calcular el producto: usamos que el determinante de un producto es el producto de los determinantes y que .
2
Desarrollo
a) Cambio de variable: (con ). Derivando, , es decir, . AdemásSustituyendo:El grado del numerador no es menor que el del denominador, así que dividimos: , luegoIntegrando término a término:Deshacemos el cambio, :(válida para , , donde el integrando está definido).
Comprobación: derivando respecto de se obtiene , y multiplicando por se recupera , el integrando.
b) Calculamos desarrollando por la segunda fila (solo tiene un elemento no nulo):Como , es regular y existe, con .
Para : la matriz tiene la segunda fila formada solo por ceros, así que . Por la propiedad del determinante de un producto,Una matriz con determinante nulo no tiene inversa: no es invertible.
(Otra forma de verlo: si tuviera inversa , entonces sería producto de dos matrices regulares y sería regular, lo que es falso porque .)
Comprobación: derivando respecto de se obtiene , y multiplicando por se recupera , el integrando.
b) Calculamos desarrollando por la segunda fila (solo tiene un elemento no nulo):Como , es regular y existe, con .
Para : la matriz tiene la segunda fila formada solo por ceros, así que . Por la propiedad del determinante de un producto,Una matriz con determinante nulo no tiene inversa: no es invertible.
(Otra forma de verlo: si tuviera inversa , entonces sería producto de dos matrices regulares y sería regular, lo que es falso porque .)
3
Consejo
En el cambio de variable no olvides transformar también el : aquí . Y cuando el grado del numerador no es menor que el del denominador, divide antes de integrar.
En b) el enunciado prohíbe calcular : la puntuación está en usar y . Una fila de ceros da sin hacer ninguna cuenta.
Paso 1 de 3
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