Álgebra lineal Ejemplos
(1,-1,2)(1,−1,2) , (0,3,1)(0,3,1)
Paso 1
Usa la fórmula del producto vectorial para obtener el ángulo entre dos vectores.
θ=arcsin(|a⃗×b⃗||a⃗||b⃗|)θ=arcsin(|a⃗×b⃗||a⃗||b⃗|)
Paso 2
Paso 2.1
Se puede escribir el producto vectorial de dos vectores a⃗a⃗ y b⃗b⃗ como determinante con los vectores de unidad estándar ℝ3R3 y los elementos de los vectores dados.
a⃗×b⃗=a⃗×b⃗=|îĵk̂a1a2a3b1b2b3|a⃗×b⃗=a⃗×b⃗=∣∣
∣
∣∣îĵk̂a1a2a3b1b2b3∣∣
∣
∣∣
Paso 2.2
Establece el determinante con los valores dados.
a⃗×b⃗=|îĵk̂1-12031|a⃗×b⃗=∣∣
∣
∣∣îĵk̂1−12031∣∣
∣
∣∣
Paso 2.3
Elige la fila o columna con más elementos 00. Si no hay elementos 00, elige cualquier fila o columna. Multiplica cada elemento en la fila 11 por su cofactor y suma.
Paso 2.3.1
Considera el cuadro de signos correspondiente.
|+-+-+-+-+|∣∣
∣∣+−+−+−+−+∣∣
∣∣
Paso 2.3.2
El cofactor es el elemento menor con el signo cambiado si los índices coinciden con una posición -− en el cuadro de signos.
Paso 2.3.3
El elemento menor de a11a11 es la determinante con la fila 11 y la columna 11 borradas.
|-1231|∣∣∣−1231∣∣∣
Paso 2.3.4
Multiplica el elemento a11a11 por su cofactor.
|-1231|î∣∣∣−1231∣∣∣î
Paso 2.3.5
El elemento menor de a12a12 es la determinante con la fila 11 y la columna 22 borradas.
|1201|∣∣∣1201∣∣∣
Paso 2.3.6
Multiplica el elemento a12a12 por su cofactor.
-|1201|ĵ−∣∣∣1201∣∣∣ĵ
Paso 2.3.7
El elemento menor de a13a13 es la determinante con la fila 11 y la columna 33 borradas.
|1-103|∣∣∣1−103∣∣∣
Paso 2.3.8
Multiplica el elemento a13a13 por su cofactor.
|1-103|k̂∣∣∣1−103∣∣∣k̂
Paso 2.3.9
Suma los términos juntos.
a⃗×b⃗=|-1231|î-|1201|ĵ+|1-103|k̂a⃗×b⃗=∣∣∣−1231∣∣∣î−∣∣∣1201∣∣∣ĵ+∣∣∣1−103∣∣∣k̂
a⃗×b⃗=|-1231|î-|1201|ĵ+|1-103|k̂a⃗×b⃗=∣∣∣−1231∣∣∣î−∣∣∣1201∣∣∣ĵ+∣∣∣1−103∣∣∣k̂
Paso 2.4
Evalúa |-1231|∣∣∣−1231∣∣∣.
Paso 2.4.1
El determinante de una matriz 2×22×2 puede obtenerse usando la fórmula |abcd|=ad-cb∣∣∣abcd∣∣∣=ad−cb.
a⃗×b⃗=(-1⋅1-3⋅2)î-|1201|ĵ+|1-103|k̂a⃗×b⃗=(−1⋅1−3⋅2)î−∣∣∣1201∣∣∣ĵ+∣∣∣1−103∣∣∣k̂
Paso 2.4.2
Simplifica el determinante.
Paso 2.4.2.1
Simplifica cada término.
Paso 2.4.2.1.1
Multiplica -1−1 por 11.
a⃗×b⃗=(-1-3⋅2)î-|1201|ĵ+|1-103|k̂a⃗×b⃗=(−1−3⋅2)î−∣∣∣1201∣∣∣ĵ+∣∣∣1−103∣∣∣k̂
Paso 2.4.2.1.2
Multiplica -3−3 por 22.
a⃗×b⃗=(-1-6)î-|1201|ĵ+|1-103|k̂a⃗×b⃗=(−1−6)î−∣∣∣1201∣∣∣ĵ+∣∣∣1−103∣∣∣k̂
a⃗×b⃗=(-1-6)î-|1201|ĵ+|1-103|k̂a⃗×b⃗=(−1−6)î−∣∣∣1201∣∣∣ĵ+∣∣∣1−103∣∣∣k̂
Paso 2.4.2.2
Resta 66 de -1−1.
a⃗×b⃗=-7î-|1201|ĵ+|1-103|k̂a⃗×b⃗=−7î−∣∣∣1201∣∣∣ĵ+∣∣∣1−103∣∣∣k̂
a⃗×b⃗=-7î-|1201|ĵ+|1-103|k̂a⃗×b⃗=−7î−∣∣∣1201∣∣∣ĵ+∣∣∣1−103∣∣∣k̂
a⃗×b⃗=-7î-|1201|ĵ+|1-103|k̂a⃗×b⃗=−7î−∣∣∣1201∣∣∣ĵ+∣∣∣1−103∣∣∣k̂
Paso 2.5
Evalúa |1201|∣∣∣1201∣∣∣.
Paso 2.5.1
El determinante de una matriz 2×22×2 puede obtenerse usando la fórmula |abcd|=ad-cb∣∣∣abcd∣∣∣=ad−cb.
a⃗×b⃗=-7î-(1⋅1+0⋅2)ĵ+|1-103|k̂a⃗×b⃗=−7î−(1⋅1+0⋅2)ĵ+∣∣∣1−103∣∣∣k̂
Paso 2.5.2
Simplifica el determinante.
Paso 2.5.2.1
Simplifica cada término.
Paso 2.5.2.1.1
Multiplica 11 por 11.
a⃗×b⃗=-7î-(1+0⋅2)ĵ+|1-103|k̂a⃗×b⃗=−7î−(1+0⋅2)ĵ+∣∣∣1−103∣∣∣k̂
Paso 2.5.2.1.2
Multiplica 00 por 22.
a⃗×b⃗=-7î-(1+0)ĵ+|1-103|k̂a⃗×b⃗=−7î−(1+0)ĵ+∣∣∣1−103∣∣∣k̂
a⃗×b⃗=-7î-(1+0)ĵ+|1-103|k̂a⃗×b⃗=−7î−(1+0)ĵ+∣∣∣1−103∣∣∣k̂
Paso 2.5.2.2
Suma 11 y 00.
a⃗×b⃗=-7î-1⋅1ĵ+|1-103|k̂a⃗×b⃗=−7î−1⋅1ĵ+∣∣∣1−103∣∣∣k̂
a⃗×b⃗=-7î-1⋅1ĵ+|1-103|k̂a⃗×b⃗=−7î−1⋅1ĵ+∣∣∣1−103∣∣∣k̂
a⃗×b⃗=-7î-1⋅1ĵ+|1-103|k̂a⃗×b⃗=−7î−1⋅1ĵ+∣∣∣1−103∣∣∣k̂
Paso 2.6
Evalúa |1-103|∣∣∣1−103∣∣∣.
Paso 2.6.1
El determinante de una matriz 2×22×2 puede obtenerse usando la fórmula |abcd|=ad-cb∣∣∣abcd∣∣∣=ad−cb.
a⃗×b⃗=-7î-1⋅1ĵ+(1⋅3+0⋅-1)k̂a⃗×b⃗=−7î−1⋅1ĵ+(1⋅3+0⋅−1)k̂
Paso 2.6.2
Simplifica el determinante.
Paso 2.6.2.1
Simplifica cada término.
Paso 2.6.2.1.1
Multiplica 33 por 11.
a⃗×b⃗=-7î-1⋅1ĵ+(3+0⋅-1)k̂a⃗×b⃗=−7î−1⋅1ĵ+(3+0⋅−1)k̂
Paso 2.6.2.1.2
Multiplica 00 por -1−1.
a⃗×b⃗=-7î-1⋅1ĵ+(3+0)k̂a⃗×b⃗=−7î−1⋅1ĵ+(3+0)k̂
a⃗×b⃗=-7î-1⋅1ĵ+(3+0)k̂a⃗×b⃗=−7î−1⋅1ĵ+(3+0)k̂
Paso 2.6.2.2
Suma 33 y 00.
a⃗×b⃗=-7î-1⋅1ĵ+3k̂a⃗×b⃗=−7î−1⋅1ĵ+3k̂
a⃗×b⃗=-7î-1⋅1ĵ+3k̂a⃗×b⃗=−7î−1⋅1ĵ+3k̂
a⃗×b⃗=-7î-1⋅1ĵ+3k̂a⃗×b⃗=−7î−1⋅1ĵ+3k̂
Paso 2.7
Multiplica -1−1 por 11.
a⃗×b⃗=-7î-ĵ+3k̂a⃗×b⃗=−7î−ĵ+3k̂
Paso 2.8
Reescribe la respuesta.
a⃗×b⃗=(-7,-1,3)a⃗×b⃗=(−7,−1,3)
a⃗×b⃗=(-7,-1,3)a⃗×b⃗=(−7,−1,3)
Paso 3
Paso 3.1
La norma es la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de cada elemento en el vector.
|a⃗×b⃗|=√(-7)2+(-1)2+32|a⃗×b⃗|=√(−7)2+(−1)2+32
Paso 3.2
Simplifica.
Paso 3.2.1
Eleva -7−7 a la potencia de 22.
|a⃗×b⃗|=√49+(-1)2+32|a⃗×b⃗|=√49+(−1)2+32
Paso 3.2.2
Eleva -1−1 a la potencia de 22.
|a⃗×b⃗|=√49+1+32|a⃗×b⃗|=√49+1+32
Paso 3.2.3
Eleva 33 a la potencia de 22.
|a⃗×b⃗|=√49+1+9|a⃗×b⃗|=√49+1+9
Paso 3.2.4
Suma 4949 y 11.
|a⃗×b⃗|=√50+9|a⃗×b⃗|=√50+9
Paso 3.2.5
Suma 5050 y 99.
|a⃗×b⃗|=√59|a⃗×b⃗|=√59
|a⃗×b⃗|=√59|a⃗×b⃗|=√59
|a⃗×b⃗|=√59|a⃗×b⃗|=√59
Paso 4
Paso 4.1
La norma es la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de cada elemento en el vector.
|a⃗|=√12+(-1)2+22|a⃗|=√12+(−1)2+22
Paso 4.2
Simplifica.
Paso 4.2.1
Uno elevado a cualquier potencia es uno.
|a⃗|=√1+(-1)2+22|a⃗|=√1+(−1)2+22
Paso 4.2.2
Eleva -1−1 a la potencia de 22.
|a⃗|=√1+1+22|a⃗|=√1+1+22
Paso 4.2.3
Eleva 22 a la potencia de 22.
|a⃗|=√1+1+4|a⃗|=√1+1+4
Paso 4.2.4
Suma 11 y 11.
|a⃗|=√2+4|a⃗|=√2+4
Paso 4.2.5
Suma 22 y 44.
|a⃗|=√6|a⃗|=√6
|a⃗|=√6|a⃗|=√6
|a⃗|=√6|a⃗|=√6
Paso 5
Paso 5.1
La norma es la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de cada elemento en el vector.
|b⃗|=√02+32+12|b⃗|=√02+32+12
Paso 5.2
Simplifica.
Paso 5.2.1
Elevar 00 a cualquier potencia positiva da como resultado 00.
|b⃗|=√0+32+12|b⃗|=√0+32+12
Paso 5.2.2
Eleva 33 a la potencia de 22.
|b⃗|=√0+9+12|b⃗|=√0+9+12
Paso 5.2.3
Uno elevado a cualquier potencia es uno.
|b⃗|=√0+9+1|b⃗|=√0+9+1
Paso 5.2.4
Suma 00 y 99.
|b⃗|=√9+1|b⃗|=√9+1
Paso 5.2.5
Suma 99 y 11.
|b⃗|=√10|b⃗|=√10
|b⃗|=√10|b⃗|=√10
|b⃗|=√10|b⃗|=√10
Paso 6
Sustituye los valores en la fórmula.
θ=arcsin(√59√6√10)θ=arcsin(√59√6√10)
Paso 7
Paso 7.1
Simplifica el denominador.
Paso 7.1.1
Combina con la regla del producto para radicales.
θ=arcsin(√59√6⋅10)θ=arcsin(√59√6⋅10)
Paso 7.1.2
Multiplica 66 por 1010.
θ=arcsin(√59√60)θ=arcsin(√59√60)
θ=arcsin(√59√60)θ=arcsin(√59√60)
Paso 7.2
Simplifica el denominador.
Paso 7.2.1
Reescribe 6060 como 22⋅1522⋅15.
Paso 7.2.1.1
Factoriza 44 de 6060.
θ=arcsin(√59√4(15))θ=arcsin(√59√4(15))
Paso 7.2.1.2
Reescribe 44 como 2222.
θ=arcsin(√59√22⋅15)θ=arcsin(√59√22⋅15)
θ=arcsin(√59√22⋅15)θ=arcsin(√59√22⋅15)
Paso 7.2.2
Retira los términos de abajo del radical.
θ=arcsin(√592√15)θ=arcsin(√592√15)
θ=arcsin(√592√15)θ=arcsin(√592√15)
Paso 7.3
Multiplica √592√15√592√15 por √15√15√15√15.
θ=arcsin(√592√15⋅√15√15)θ=arcsin(√592√15⋅√15√15)
Paso 7.4
Combina y simplifica el denominador.
Paso 7.4.1
Multiplica √592√15√592√15 por √15√15√15√15.
θ=arcsin(√59√152√15√15)θ=arcsin(√59√152√15√15)
Paso 7.4.2
Mueve √15√15.
θ=arcsin(√59√152(√15√15))θ=arcsin⎛⎜⎝√59√152(√15√15)⎞⎟⎠
Paso 7.4.3
Eleva √15√15 a la potencia de 11.
θ=arcsin(√59√152(√151√15))θ=arcsin⎛⎜⎝√59√152(√151√15)⎞⎟⎠
Paso 7.4.4
Eleva √15√15 a la potencia de 11.
θ=arcsin(√59√152(√151√151))θ=arcsin⎛⎜⎝√59√152(√151√151)⎞⎟⎠
Paso 7.4.5
Usa la regla de la potencia aman=am+naman=am+n para combinar exponentes.
θ=arcsin(√59√152√151+1)θ=arcsin(√59√152√151+1)
Paso 7.4.6
Suma 11 y 11.
θ=arcsin(√59√152√152)θ=arcsin(√59√152√152)
Paso 7.4.7
Reescribe √152√152 como 1515.
Paso 7.4.7.1
Usa n√ax=axnn√ax=axn para reescribir √15√15 como 15121512.
θ=arcsin(√59√152(1512)2)θ=arcsin⎛⎜
⎜⎝√59√152(1512)2⎞⎟
⎟⎠
Paso 7.4.7.2
Aplica la regla de la potencia y multiplica los exponentes, (am)n=amn(am)n=amn.
θ=arcsin(√59√152⋅1512⋅2)θ=arcsin(√59√152⋅1512⋅2)
Paso 7.4.7.3
Combina 1212 y 22.
θ=arcsin(√59√152⋅1522)θ=arcsin(√59√152⋅1522)
Paso 7.4.7.4
Cancela el factor común de 22.
Paso 7.4.7.4.1
Cancela el factor común.
θ=arcsin(√59√152⋅1522)
Paso 7.4.7.4.2
Reescribe la expresión.
θ=arcsin(√59√152⋅151)
θ=arcsin(√59√152⋅151)
Paso 7.4.7.5
Evalúa el exponente.
θ=arcsin(√59√152⋅15)
θ=arcsin(√59√152⋅15)
θ=arcsin(√59√152⋅15)
Paso 7.5
Simplifica el numerador.
Paso 7.5.1
Combina con la regla del producto para radicales.
θ=arcsin(√59⋅152⋅15)
Paso 7.5.2
Multiplica 59 por 15.
θ=arcsin(√8852⋅15)
θ=arcsin(√8852⋅15)
Paso 7.6
Multiplica 2 por 15.
θ=arcsin(√88530)
Paso 7.7
Evalúa arcsin(√88530).
θ=82.5824442
θ=82.5824442