Este documento describe los pasos para calcular la matriz inversa de una matriz cuadrada. Explica que primero se debe verificar que la matriz es cuadrada y que su determinante es diferente de cero. Luego, detalla los cuatro pasos para obtener la matriz inversa: 1) calcular la matriz de los menores complementarios, 2) obtener la matriz de los adjuntos, 3) trasponer la matriz de adjuntos, y 4) multiplicar la matriz resultante por el inverso del determinante de la matriz original.

1. Métodos numéricos para ingeniería

2. MATRIZ INVERSA

3. MATRIZ INVERSA El cálculo de la matriz inversa es una herramienta necesaria para resolver sistemas de ecuaciones lineales y ecuaciones matriciales. De alguna forma la matriz inversa rellena el hueco con el que nos encontramos al no poder realizar la división de matrices. Para su obtención se realizan una serie de pasos que vamos a analizar a continuación. Como ejemplo vamos a obtener la matriz inversa de una matriz de orden 3.

4. 1 0 –1 0 2 3 A = 1 –1 1 MATRIZ INVERSA Vamos a calcular la matriz inversa A-1 de la matriz A.

5. A = 0 Paso nº 0: Condiciones Para que una matriz tenga matriz inversa debe reunir dos condiciones: Debe ser unaMATRIZ CUADRADA. Su determinante debe ser diferente de cero.

6. se dice que la matriz Si tiene inversa o que la matriz es una ... se dice que la matriz A = 0 A = 0 Si no tiene inversa o que la matriz es una ... Paso nº 0: Condiciones Después de comprobar que la matriz es cuadrada calculamos su determinante. Necesitamos conocer su valor concreto para uno de los próximos pasos. En el caso de que el determinante sea nulo la matriz no tendrá inversa. Matriz regular o invertible Matriz irregular, singular o no invertible

7. 1 0 –1 0 2 3 A = 1 –1 1 1 0 –1 A = 0 0 2 3 A = 1 –1 1 Paso nº 0: Condiciones Nuestra matriz es cuadrada y su determinante no es nulo. Orden 3 = 2 + 0 + 0 + 2 + 3 + 0 = 7

8. 1 0 –1 α11 α12 α13 0 2 3 A = α21 α22 α23 (αij) = 1 –1 1 α31 α32 α33 Paso nº 1: Matriz de los menores complementarios Este paso es el más largo de todos. Tenemos que encontrar la matriz formada con los menores complementarios de cada elemento, αij.

9. 2 3 = 2 + 3 = 5 α11 = –1 1 Paso nº 1: Matriz de los menores complementarios 1 0 –1 α11 α12 α13 5 0 2 3 A = α21 α22 α23 (αij) = 1 –1 1 α31 α32 α33 Cálculo del menor complementario de a11, α11:

10. 0 3 = 0 – 3 = – 3 α12 = 1 1 Paso nº 1: Matriz de los menores complementarios 1 0 –1 α11 α12 α13 – 3 5 0 2 3 A = α21 α22 α23 (αij) = 1 –1 1 α31 α32 α33 Cálculo del menor complementario de a12, α12:

11. 0 2 = 0 – 2 = – 2 α13 = 1 –1 Paso nº 1: Matriz de los menores complementarios 1 0 –1 α11 α12 α13 – 3 5 – 2 0 2 3 A = α21 α22 α23 (αij) = 1 –1 1 α31 α32 α33 Cálculo del menor complementario de a13, α13:

12. 0 –1 = 0 – 1 = – 1 α21= –1 1 Paso nº 1: Matriz de los menores complementarios 1 0 –1 α11 α12 α13 – 3 5 – 2 0 2 3 A = α21 α22 α23 (αij) = – 1 1 –1 1 α31 α32 α33 Cálculo del menor complementario de a21, α21:

13. 1 –1 = 1 + 1 = 2 α22= 1 1 Paso nº 1: Matriz de los menores complementarios 1 0 –1 α11 α12 α13 – 3 5 – 2 0 2 3 A = α21 α22 α23 (αij) = – 1 2 1 –1 1 α31 α32 α33 Cálculo del menor complementario de a22, α22:

14. 1 0 = –1 + 0 = –1 α23= 1 –1 Paso nº 1: Matriz de los menores complementarios 1 0 –1 α11 α12 α13 – 3 5 – 2 0 2 3 A = α21 α22 α23 (αij) = – 1 2 –1 1 –1 1 α31 α32 α33 Cálculo del menor complementario de a23, α23:

15. 0 –1 = 0 + 2 = 2 α31= 2 3 Paso nº 1: Matriz de los menores complementarios 1 0 –1 α11 α12 α13 – 3 5 – 2 0 2 3 A = α21 α22 α23 (αij) = – 1 2 –1 1 –1 1 α31 α32 α33 2 Cálculo del menor complementario de a31, α31:

16. 1 –1 = 3 + 0 = 3 α32= 0 3 Paso nº 1: Matriz de los menores complementarios 1 0 –1 α11 α12 α13 – 3 5 – 2 0 2 3 A = α21 α22 α23 (αij) = – 1 2 –1 1 –1 1 α31 α32 α33 2 3 Cálculo del menor complementario de a32, α32:

17. 1 0 = 2 + 0 = 2 α33= 0 2 Paso nº 1: Matriz de los menores complementarios 1 0 –1 α11 α12 α13 – 3 5 – 2 0 2 3 A = α21 α22 α23 (αij) = – 1 2 –1 1 –1 1 α31 α32 α33 2 3 2 Cálculo del menor complementario de a33, α33:

18. – 3 5 – 2 3 5 – 2 – 1 1 2 –1 1 2 (αij) = (Aij) = 2 3 2 –3 2 2 Posiciones positivas: (–1)i+j = + 1 Posiciones negativas: (–1)i+j = – 1 Paso nº 2: Matriz de los adjuntos La obtención de la matriz de los adjuntos es muy sencilla. Dado que Aij = αij (–1)i+j tan sólo habrá que cambiar los signos de los elementos que se encuentran en las posiciones negativas.

19. 3 5 – 2 3 5 – 2 1 1 2 (Aij) = (Aij)t = –3 2 2 5 3 – 2 Paso nº 3: Matriz de los adjuntos traspuesta El siguiente paso consiste en trasponer la matriz de los adjuntos obtenida en el paso previo.

20. 2 1 1 1 2 1 5 3 – 2 Paso nº 3: Matriz de los adjuntos traspuesta El siguiente paso consiste en trasponer la matriz de los adjuntos obtenida en el paso previo. 3 5 – 2 1 1 2 (Aij) = (Aij)t = –3 2 2

21. –3 2 2 1 2 2 –3 1 2 5 3 – 2 Paso nº 3: Matriz de los adjuntos traspuesta El siguiente paso consiste en trasponer la matriz de los adjuntos obtenida en el paso previo. 3 5 – 2 1 1 2 (Aij) = (Aij)t = –3 2 2

22. 1 2 2 –3 1 2 5 3 – 2 Paso nº 3: Matriz de los adjuntos traspuesta El siguiente paso consiste en trasponer la matriz de los adjuntos obtenida en el paso previo. 3 5 – 2 1 1 2 (Aij) = (Aij)t = –3 2 2

23. 1 A 1 2 (Aij)t A–1 = (Aij)t = 2 –3 1 2 5 1 2 5/7 2/7 1/7 1/7 5 3 1 7 = 3 2 –3 - 3/7 3/7 2/7 – 2 1 – 2 2 - 2/7 1/7 2/7 Paso nº 4: Producto por inverso de det(A) El último paso es multiplicar la matriz obtenida en el paso anterior por el inverso del determinante de A. A–1 =

24. 1 0 –1 0 2 3 A = 1 –1 1 A–1 = 1 2 5/7 2/7 1/7 1/7 5 1 7 = 3 2 –3 - 3/7 3/7 2/7 A–1 A = A A –1 = I 1 – 2 2 - 2/7 1/7 2/7 Puedes comprobar como se cumple la propiedad fundamental de la matriz inversa.