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Questão 8

UNICAMP 2007
Matemática

(UNICAMP - 2007) Seja dado o sistema linear:

left{egin{matrix} -x_1 & + & 2x_2 & = & 2 \ 2x_1 & - & x_2 & = & 2\ x_1 & + & x_2 & = 2& end{matrix}
ight.

a) Mostre graficamente que esse sistema não tem solução. Justifique.
b) Para determinar uma solução aproximada de um sistema linear Ax = b impossível, utiliza-se o método dos quadrados mínimos, que consiste em resolver o sistema ATAx = ATb. Usando esse método, encontre uma solução aproximada para o sistema dado acima. Lembre-se de que as linhas de MT (a transposta de uma matriz M) são iguais às colunas de M. 

Gabarito:

Resolução:

a) Assuma r, s e t como representações analíticas dos pontos definidos pelos pares ordenados (x, x) num sistema ortogonal cartesiano.

Não há um ponto comum às 3 retas. Assim, o sistema não tem solução.

b)

Sendo A cdot x = b tal que:

egin{bmatrix} -1 & 2\ 2& -1 \ 1 &1 end{bmatrix} cdot egin{bmatrix} x_{1}\x_{2} end{bmatrix} = egin{bmatrix} 2\2 \ 2 end{bmatrix}, então A^{T} cdot Ax = A^{T} cdot b é:

egin{bmatrix} -1 &2 &1 \ 2 & -1& 1 end{bmatrix} cdot egin{bmatrix} -1 &2 \ 2 & -1\ 1& 1 end{bmatrix} cdot egin{bmatrix} x_{1}\ x_{2} end{bmatrix} =

= egin{bmatrix} -1 &2 &1 \ 2& -1 &1 end{bmatrix} cdot egin{bmatrix} 2\2 \ 2 end{bmatrix} Leftrightarrow egin{bmatrix} 6 &-3 \ -3& 6 end{bmatrix} cdot egin{bmatrix} x_{1}\x_{2} end{bmatrix} = egin{bmatrix} 4\4 end{bmatrix}

Rightarrow left{egin{matrix} 6x_{1} -3x_{2} = 4\ -3x_{1} + 6x_{2} = 4 end{matrix}
ight.

Resolvemos o sistema somando a equação de cima pelo dobro da de baixo, tal que:

-3x_{2} +12x_{2} = 12

9x_{2} = 12 Rightarrow x_{2} = frac{4}{3}

E, portanto, x_{1} = frac{4}{3}

 

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