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ENTENDER ANTES DE CALCULAR

Matrices: ¿qué te cuenta una tabla de números?

Un pedido y una lista de precios permiten obtener un coste. Dos compras parecidas pueden revelar un precio o repetir el mismo dato. Empezaremos por esas cuentas para entender qué hace cada matriz.

La idea del bloque y los conocimientos previos
Empieza por esta idea

Empieza localizando una nota en la tabla de «Leer una matriz». Después calcula el coste de un pedido con «Producto»; más adelante averiguarás qué se compró usando los totales que ya conoces.

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Leer una matriz sin perderse con las letras

Leo tiene un 7, un 5 y un 8 en tres asignaturas; Nora, un 6, un 9 y un 4. Escribimos una línea horizontal por estudiante: A=(758694)A=\begin{pmatrix}7&5&8\\6&9&4\end{pmatrix}. La primera columna recoge la primera asignatura; la segunda, la segunda; la tercera, la tercera. La posición de cada nota permite saber de quién es y a qué asignatura corresponde.

Para localizar la tercera nota de Nora, bajas a la segunda fila y vas a la tercera columna: encuentras el 4. Esta tabla de números se llama matriz y podemos nombrarla AA. Esa casilla se escribe a23a_{23}: el 2 te lleva a la fila y el 3 a la columna. Los números pequeños, llamados subíndices, son una dirección dentro de la tabla.

Hay dos filas y tres columnas: su tamaño es 2×32\times3, siempre en ese orden. Si hubiera dos estudiantes y dos asignaturas, sería 2×22\times2 y la llamaríamos cuadrada. En una matriz cuadrada, las casillas de fila 1-columna 1, fila 2-columna 2, etc., forman la diagonal principal. Estos nombres ayudan a leer qué casillas te pide un examen.

Una sola fila forma una matriz fila; una sola columna, una matriz columna. En una matriz diagonal, las casillas fuera de la diagonal principal son cero. En una triangular superior son cero las que quedan debajo de esa diagonal; en una triangular inferior, las de encima. Por ejemplo, (2305)\begin{pmatrix}2&3\\0&5\end{pmatrix} es triangular superior y (2005)\begin{pmatrix}2&0\\0&5\end{pmatrix} es diagonal. La matriz nula tiene todas las casillas a cero. La identidad tiene unos en la diagonal y ceros fuera: I=(1001)I=\begin{pmatrix}1&0\\0&1\end{pmatrix}.

Trasponer una matriz intercambia filas y columnas: la casilla de fila 1-columna 2 pasa a fila 2-columna 1. Una matriz cuadrada es simétrica si queda igual al trasponerla. Es antisimétrica si la traspuesta coincide con cambiar el signo de todas sus casillas. Compruébalo con K=(03−30)K=\begin{pmatrix}0&3\\-3&0\end{pmatrix}: al trasponer obtienes KT=(0−330)K^T=\begin{pmatrix}0&-3\\3&0\end{pmatrix}; al multiplicar KK por −1-1 obtienes esa misma tabla. Por tanto KT=−KK^T=-K y KK es antisimétrica.

En una antisimétrica, cada casilla de la diagonal se queda en su lugar al trasponer. Para coincidir con su opuesto debe cumplir a=−aa=-a. Suma aa a ambos lados: 2a=02a=0; divide entre 2 y queda a=0a=0. Por eso su diagonal es cero. También debes comprobar las parejas fuera de la diagonal: (0330)\begin{pmatrix}0&3\\3&0\end{pmatrix} tiene diagonal cero, pero es simétrica y no antisimétrica porque los dos 3 no son opuestos.

Cómo empezar tu ejercicio

Cuándo usar esta idea: Úsalo cuando aparezcan una tabla entre paréntesis, «tamaño u orden de la matriz» o una casilla con dos subíndices, como a23a_{23}.

Mira si te piden el tamaño o una casilla. Para el tamaño cuenta filas y columnas; para aija_{ij} busca la fila ii y, dentro de ella, la columna jj.

Un ejemplo, paso a paso

En A=(758694)A=\begin{pmatrix}7&5&8\\6&9&4\end{pmatrix}, ¿por qué a23a_{23} vale 4 y no 9? ¿Qué tamaño debes indicar?

  1. El primer subíndice, 2, selecciona la segunda fila: (6,9,4)(6,9,4). Todavía no has elegido una casilla.
  2. El segundo subíndice, 3, selecciona el tercer número de esa fila: 4. El 9 sería la segunda columna, es decir, a22a_{22}.
  3. La pregunta también pide el tamaño: cuenta la tabla entera, no solo la fila de Nora. Hay dos filas y tres columnas, así que escribes 2×32\times3.

Lo que obtenemos: El tamaño es 2×32\times3 y a23=4a_{23}=4. La matriz no es cuadrada: 2 y 3 son distintos.

Ahora, los símbolos en palabras

A=(aij)A=(a_{ij})
AA es la matriz; aija_{ij} es el número de la fila ii y la columna jj. Los subíndices ii y jj indican posiciones, no una multiplicación.
m×nm\times n
mm filas y nn columnas. El orden de estos dos números importa.
KT=−KK^T=-K
Condición de matriz antisimétrica: al intercambiar filas y columnas obtienes lo mismo que al cambiar todos los signos.

Quédate con esto: Los subíndices funcionan como una dirección: fila primero, columna después.

Ojo con este error: El tamaño no es el total de casillas: esta matriz tiene 6 casillas, pero su tamaño es 2×32\times3.

Ahora prueba la idea

¿Puede una matriz de tamaño 3×23\times2 tener una casilla a13a_{13}?

Ver la respuesta y el porqué

No.

El segundo subíndice pide la columna 3 y esa matriz solo tiene dos columnas.

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