Determinantes

O que é o determinante de uma matriz? Na verdade, a definição é bem complexa e é muito provável que você não irá encontrá-la tão cedo… Por enquanto, vamos dizer que um determinante é um número que está associado a uma matriz, porém, apenas matrizes quadradas (que têm o mesmo número de linhas e colunas). Espera, está perdido(a) nesse assunto de matrizes? Dê uma lida na página sobre esse conteúdo e volte aqui depois, é rapidinho e vai te ajudar bastante!

Para representar um determinante de uma matriz qualquer, por exemplo a matriz M, utilizamos a notação detM. As aplicações deste tópico se resumem a cálculos matemáticos, porém não deixam de ser menos importantes, pois são utilizados para encontrar soluções de sistemas lineares, calcular a área de triângulos a partir de suas coordenadas no plano cartesiano, descobrir se vetores possuem ou não dependência linear… Ou seja, é um conteúdo muito importante para a matemática, e como podemos ver, está ligado a várias outras áreas da disciplina. Mas como se calcula um determinante?

Determinante de matriz de ordem 4 (Teorema de Laplace)

A partir deste determinante as coisas começam a ficar mais complicadas, então este será o último que iremos aprender. Para calculá-lo, utilizamos o chamado Teorema de Laplace.

Mas o que diz esse Teorema?

O Teorema nos fornece um método para encontrarmos o determinante de matrizes quadradas de ordem 4 ou superior. Para isso, temos que seguir alguns passos:

1- Selecionamos uma linha ou coluna da matriz, que pode ser qualquer uma de sua preferência. Mas fica a dica, quanto mais zeros na linha, mais fácil é o cálculo do determinante.

2- Multiplicamos os elementos da fila pelos seus respectivos cofatores, e depois somamos todos os valores encontrados.

Calma aí, o que é esse tal de “cofator”?

Cofator

O cofator nada mais é que um número que representa um dado elemento da matriz. Para calculá-lo, utilizamos a seguinte fórmula:

Aij = (-1)(i+j) * detij

Onde:

  • Aij = cofator do elemento que ocupa a posição “i” e “j”.
  • i = linha ocupada pelo elemento.
  • j = coluna ocupada pelo elemento.
  • Detij = determinante da matriz formada pela retirada da linha “i” e coluna “j”.

Exemplo: vamos determinar o cofator do elemento a11 da matriz 3×3 a seguir.

matriz 3x3 cofator

Como queremos saber o cofator do elemento a11, temos que eliminar a linha e a coluna das quais ele pertence.

elemento a11 da matriz 3x3

Feito isso, basta calcular o determinante da matriz 2×2 formada após a retirada da linha e coluna do elemento a11 e aplicar a fórmula do cofator.

10*(-1) – (9*5) = -10 – 45 = -55

Aplicando a fórmula:

A11 = (-1)(1+1) * (-55)

A11 = 55

Tranquilo, né?


Teorema de Laplace

Para entendermos melhor como funciona o Teorema, nada melhor que a prática, então vamos direto para um exemplo, assim vai ficar bem mais fácil de compreender o que devemos fazer.

matriz 4x4 teroema de laplace

Como não temos nenhuma linha/coluna com 0, vamos escolher qualquer uma, por exemplo, a linha 2, composta por 1, 3, 7 e 4. Para encontrar o determinante, precisamos multiplicar os elementos da linha/coluna pelos seus respectivos cofatores, e depois somar todos os valores encontrados. Desse modo, teremos que:

detM = 1*A21 + 3*A22 + 7*A23 + 4*A24

Calculando os cofatores:

A21 = (-1)(2+1) * detM1

determinante da matriz 3x3 m1

A21 = (-1)(2+1) * (-298) = 298


A22 = (-1)(2+2) * detM2

determinante da matriz 3x3 m2

A22 = (-1)(2+2) * (-134) = -134


A23 = (-1)(2+3) * detM3

determinante da matriz 3x3 m3

A23 = (-1)(2+3) * (176) = -176


A24 = (-1)(2+4) * detM4

determinante da matriz 3x3 m4

A24 = (-1)(2+4) * (-298) = -212


Retomando a fórmula inicial:

detM = 1*A21 + 3*A22 + 7*A23 + 4*A24 

detM = 1*298 + 3*(-134) + 7*(-176) + 4*(-212)

detM = 298 – 402 – 1232 – 848

detM = -2184

Ufa, finalmente acabamos, deu um pouco de trabalho, mas não é tão difícil, é só tomar cuidado para não se perder no meio de tantos cálculos.

E terminamos aqui o conteúdo sobre determinantes. Apesar de ser bem trabalhoso, não é nenhum bicho de sete cabeças, e com a prática todos esses processos ficam tranquilos de serem feitos!


Referências

Teorema de Laplace

https://www.todamateria.com.br/teorema-de-laplace/

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