Algebra Lineal.pdf

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República Bolivariana de Venezuela.
Ministerio del Poder Popular Para La Educación.
Instituto Tecnológico Antonio José De Sucre.
Algebra Lineal.
Informática.
Profesor:
Anthoni Cedeño
Alumna:
Fátima Sanz.
CI: 30629401.
Charallave, Noviembre de 2022.
Presentación - Corte I – 20%

Sistemas de
Ecuaciones Lineales
Y Métodos de
GAUSS-JORDAN

Sistema de Ecuaciones Lineales
En matemáticas y álgebra lineal, un sistema de
ecuaciones lineales, también conocido como sistema
lineal de ecuaciones o simplemente sistema lineal, es
un conjunto de ecuaciones lineales (es decir, un
sistema de ecuaciones en donde cada ecuación es de
primer grado), definidas sobre un cuerpo o un anillo
conmutativo. Un ejemplo de sistema lineal de
ecuaciones sería:
3
El problema consiste en encontrar los valores
desconocidos de las variables x1, x2 y x3 que
satisfacen las tres ecuaciones.
El problema de los sistemas lineales de ecuaciones
es uno de los más antiguos de la matemática y tiene
una infinidad de aplicaciones, como en
procesamiento digital de señales, análisis
estructural, estimación, predicción y más
generalmente en programación lineal, así como en la
aproximación de problemas no lineales de análisis
numérico.

Tipos de
Ecuaciones
Lineales
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Los sistemas de ecuaciones se
pueden clasificar según el
número de soluciones que pueden
presentar. De acuerdo con ese
caso se pueden presentar los
siguientes casos:
• Sistema compatible si tiene
solución, en este caso además
puede distinguirse entre:
1. Sistema compatible determinado
cuando tiene una única solución.
2. Sistema compatible indeterminado
cuando admite un conjunto infinito
de soluciones.
• Sistema incompatible si no tiene
solución.

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Los sistemas incompatibles geométricamente se caracterizan por
(hiper)planos o rectas que se cruzan sin cortarse. Los sistemas compatibles
determinados se caracterizan por un conjunto de (hiper)planos o rectas
que se cortan en un único punto. Los sistemas compatibles indeterminados
se caracterizan por (hiper)planos que se cortan a lo largo de una recta [o
más generalmente un hiperplano de dimensión menor]. Desde un punto de
vista algebraico los sistemas compatibles determinados se caracterizan
porque el determinante de la matriz es diferente de cero:

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Sustitución
El método de sustitución consiste en
despejar en una de las ecuaciones con
cualquier incógnita, preferiblemente la que
tenga menor coeficiente y a continuación
sustituirla en otra ecuación por su valor.
En caso de sistemas con más de dos
incógnitas, la seleccionada debe ser
sustituida por su valor equivalente en todas
las ecuaciones excepto en la que la hemos
despejado. En ese instante, tendremos un
sistema con una ecuación y una incógnita
menos que el inicial, en el que podemos seguir
aplicando este método reiteradamente. Por
ejemplo, supongamos que queremos resolver
por sustitución este sistema:
Resolución de sistemas de ecuaciones lineales

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En la primera ecuación, seleccionamos la
incógnita por ser la de menor coeficiente y
que posiblemente nos facilite más las
operaciones, y la despejamos, obteniendo la
siguiente ecuación.
El siguiente paso será sustituir cada ocurrencia de la incógnita en la
otra ecuación, para así obtener una ecuación donde la única incógnita sea
la .
Al resolver la ecuación obtenemos el resultado , y si ahora
sustituimos esta incógnita por su valor en alguna de las ecuaciones
originales obtendremos , con lo que el sistema queda ya resuelto.

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El método de
igualación se puede
entender como un
caso particular del
método de
sustitución en el que
se despeja la misma
incógnita en dos
ecuaciones y a
continuación se
igualan entre sí la
parte derecha de
ambas ecuaciones.
Tomando el mismo
sistema utilizado
como ejemplo
para el método
de sustitución, si
despejamos la
incógnita en
ambas
ecuaciones nos
queda de la
siguiente manera:
Como se puede
observar, ambas
ecuaciones
comparten la
misma parte
izquierda, por lo
que podemos
afirmar que las
partes derechas
también son
iguales entre sí.
Una vez obtenido el
valor de la incógnita
, se sustituye su valor
en una de las
ecuaciones originales,
y se obtiene el valor
de la .
La forma más fácil
de tener el método de
sustitución es
realizando un cambio
para despejar x
después de averiguar
el valor de la y.
Igualación

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Este método suele emplearse mayoritariamente en los sistemas
lineales, siendo pocos los casos en que se utiliza para resolver sistemas
no lineales. El procedimiento, diseñado para sistemas con dos ecuaciones
e incógnitas, consiste en transformar una de las ecuaciones
(generalmente, mediante productos), de manera que obtengamos dos
ecuaciones en la que una misma incógnita aparezca con el mismo
coeficiente y distinto signo. A continuación, se suman ambas ecuaciones
produciéndose así la reducción o cancelación de dicha incógnita,
obteniendo así una ecuación con una sola incógnita, donde el método de
resolución es simple.
Por ejemplo, en el sistema:
No tenemos más que
multiplicar la primera ecuación
por -2 para poder cancelar la
y. Al multiplicar, dicha
ecuación nos queda así:
Reducción

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Si sumamos esta ecuación a la segunda del sistema original, obtenemos
una nueva ecuación donde la incógnita y ha sido reducida y que, en este
caso, nos da directamente el valor de la incógnita x:
El siguiente paso consiste únicamente en sustituir el
valor de la incógnita x en cualquiera de las ecuaciones
donde aparecían ambas incógnitas, y obtener así que el
valor de y si sustituimos en la primera ecuación es igual a:

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Consiste en construir la gráfica de cada una de las
ecuaciones del sistema. El método (manualmente aplicado) solo
resulta eficiente en el plano cartesiano, es decir para un
espacio de dimensión dos.
1. El proceso de resolución de un sistema de ecuaciones
mediante el método gráfico se resuelve en los siguientes pasos:
2. Se despeja la incógnita en ambas ecuaciones.
3. Se construye para cada una de las dos ecuaciones de
primer grado obteniendo la tabla de valores correspondientes.
4. Se representan gráficamente ambas rectas en los ejes
coordenados.
En este último paso hay tres posibilidades:
1. Si ambas rectas se cortan, las coordenadas del punto de
corte son los únicos valores de las incógnitas (x,y). "Sistema
compatible determinado".
Rectas que pasan por el
punto: (2,4)
2. Si ambas rectas son coincidentes, el sistema tiene infinitas soluciones
que son las respectivas coordenadas de todos los puntos de esa recta en la
que coinciden ambas. «Sistema compatible indeterminado».
3. Si ambas rectas son paralelas, el sistema no tiene solución en los reales
pero sí en los complejos.
Método gráfico

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Hace uso de las operaciones elementales dado que,
al conservarse el valor de las incógnitas, es posible
obtener sistemas de ecuaciones mas simples y así
obtener los valores de manera directa.
Dado un Sistema AX=bAX=b, el método de eliminación de Gauss consiste en hallar la forma
escalonada de la matriz ampliada del sistema, A∗=(A|b)A∗=(A|b).
Al terminar, tendremos la matriz (triangular superior) ampliada de un sistema de ecuaciones
equivalente (con la o las mismas soluciones) mucho más sencillo de resolver. Aplicaremos el
teorema de Rocuhé-Frobenius (enunciado más adelante) para determinar el tipo de sistema.
Finalmente, resolveremos el sistema (si es compatible).
Dado un Sistema AX=bAX=b, el método de eliminación de Gauss-Jordan consiste en hallar la
forma escalonada reducida de la matriz ampliada del sistema, A∗=(A|b)A∗=(A|b).
La diferencia entre los métodos de Gauss y de Gauss-Jordan es que el primero finaliza al
obtener un sistema equivalente en forma escalonada, mientras que el segundo finaliza al obtener
un sistema equivalente en forma escalonada reducida.
Método de Gauss

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Un sistema de ecuación lineal es un conjunto de dos o más ecuaciones de primer grado,
en el cual se relacionan incógnitas. Aquí, se trata de buscar el valor de cada una de las
incógnitas, reemplazándolas para así buscar su solución.
Las incógnitas establecidas en un sistema representan el punto donde se intersectan las
rectas en un plano cartesiano. Los sistemas de ecuaciones lineales se clasifican
dependiendo de las soluciones que puedan tener. Se pueden presentar dos tipos de casos:
sistema compatible y sistema incompatible.
El método de eliminación de Gauss o simplemente método de Gauss consiste en convertir
un sistema lineal de n ecuaciones con n incógnitas, en uno escalonado.
Resumen del Tema

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