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Curso: Complementos de matemática aplicados a salud - UPN > Unidad 2
Lección 8: Lección 12: Determinante y sistemas de ecuaciones- Introducción a las matrices
- Multiplicar matrices
- Multiplica matrices
- Representar sistemas de ecuaciones con matrices
- Representar sistemas de cualquier número de ecuaciones con matrices
- Usa matrices para representar sistemas de ecuaciones
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Representar sistemas de cualquier número de ecuaciones con matrices
En un video anterior, vimos cómo representar un sistema con 3 ecuaciones y variables como una única ecuación de matrices. Resulta que podemos hacer lo mismo con un sistema de n ecuaciones y variables. La ecuación resultante será Ax=b, donde A es una matriz nXn, x es un vector nX1 desconocido y b es el vector constante nX1. Creado por Sal Khan.
¿Quieres unirte a la conversación?
- ¿podrías resolver un sistema de ecuaciones lineales representado por la ecuación matricial Ax=b?(6 votos)
Transcripción del video
En un video previo vimos que si tienes un
sistema de 3 ecuaciones con 3 incógnitas, como este, puedes representarlo como
una ecuación matricial vectorial. Donde esta matriz que tenemos
aquí es una matriz de 3x3, y básicamente es una matriz de coeficientes, es decir que contiene todos los coeficientes
de x, y y z como sus distintas columnas. Después la multiplicamos por este vector, que realmente es el vector de las variables
desconocidas, y este es un vector de 3x1. Y esto es igual a este otro vector de 3x1, el cual es un vector que contiene
estos términos constantes de aquí. Y lo que quiero que hagamos en este video es
demostrar que se puede generalizar este fenómeno. Es decir, no es solo es cierto para un sistema de
3 ecuaciones con 3 incógnitas. De hecho, se puede generalizar para n ecuaciones con n incógnitas.
Pero, para apreciar que efectivamente es así, veamos un sistema de dos
ecuaciones con dos incógnitas. Es decir decir, tenemos 2x+y=9 y 3x–y=5. Y te invito a que pauses el video y pienses en cómo se representaría esto en
una ecuación matricial vectorial. Muy bien, resolvamos esto juntos. Aquí tenemos un sistema de dos
ecuaciones con dos incógnitas. Así que la matriz que representará los
coeficientes será una matriz de 2x2. Y a esta matriz la multiplicaremos por un vector
que representará las variables desconocidas. Si tenemos dos variables desconocidas por
aquí, entonces tendremos un vector de 2x1. Y esto será igual a otro vector que representará
los términos constantes del lado derecho. Obviamente tenemos dos de ellos, así
que también será un vector de 2x1.
Y podemos hacer lo mismo que en el ejemplo del
video anterior: los coeficientes de los términos x son 2 y 3 y después tenemos los coeficientes
de los términos y, este es +1 y este es –1. A esto lo multiplicaremos por el
vector de las variables x y y. Y por último, pero no por eso menos
importante, tenemos por aquí 9 y 5. 9 y 5. Y te invito a que multipliques esto.
Multiplica esta matriz por este vector. Y cuando lo hagas seguirás estableciendo
esta igualdad, observarás que se convierte en exactamente este mismo sistema de
dos ecuaciones con dos incógnitas. Ahora, lo que es interesante de esto es
que ya podemos ver una forma general. En general, podemos representar
un sistema de n ecuaciones con n incógnitas en la siguiente forma: alguna
matriz “A” de nxn por algún vector x de nx1. Ten cuidado, esto no es la variable x,
es un vector x de n dimensiones en él; entonces esta matriz por este vector x de
nx1 y será igual a algún vector b de nx1 Estas son las letras que se
acostumbra usar por convención. Y puedes verlo en estos escenarios distintos. En el primero, tenemos esta matriz
de 3x3 que podemos llamar A, y podemos llamar a este el vector
x y a este otro el vector b. Ahora, en el segundo escenario,
podemos llamar a esta la matriz A, a este el vector x y a este el vector b. Pero podemos generalizar para n dimensiones. Y como mencioné en el video anterior, lo
interesante de esto es que podrías pensar, por ejemplo, en este sistema de dos ecuaciones
con dos incógnitas, como que tenemos una línea aquí, tenemos otra línea acá, y x y y
representan la intersección de esas líneas. Pero cuando lo representas de esta manera, también puedes imaginarlo como tener algún
vector desconocido en el plano coordenado y lo estoy transformando con esta matriz
para obtener este vector nueve cinco. Por lo tanto, tenemos que encontrar qué vector, cuando se transforma de esta manera,
nos lleva al vector nueve cinco. También lo podemos pensar
en el caso de tres por tres. ¿Qué vector en tres dimensiones,
cuando se transforma de esta manera, nos lleva a este vector que tenemos aquí? Y así, eso nos da una pista,
predice hacia dónde podríamos ir. Si podemos desenredar esta
transformación de alguna manera, entonces podemos encontrar cuáles
son estos vectores desconocidos. Y si podemos hacerlo en dos o tres dimensiones,
¿por qué no poder hacerlo en n dimensiones? Esto será realmente útil si alguna vez
quieres llegar a ser un científico de datos, o te quieres dedicar a la informática, o a
los gráficos por computadora de algún tipo.