1. Planteamos el problema: Tenemos las matrices
$$ A = \begin{pmatrix} 2 & -3 \\ -3 & 5 \end{pmatrix}, \quad B = \begin{pmatrix} 1 & -4 \\ -9 & 5 \end{pmatrix} $$
Queremos encontrar matrices $X$ y $Y$ que satisfagan:
$$ 2X - Y = A \quad \text{y} \quad X - 3Y = B $$
2. Para resolver el sistema de matrices, usamos álgebra matricial. Multiplicamos la segunda ecuación por 2:
$$ 2X - 6Y = 2B $$
3. Restamos la primera ecuación de esta nueva ecuación:
$$ (2X - 6Y) - (2X - Y) = 2B - A $$
$$ 2X - 6Y - 2X + Y = 2B - A $$
$$ -5Y = 2B - A $$
4. Despejamos $Y$:
$$ Y = -\frac{1}{5}(2B - A) $$
5. Calculamos $2B - A$:
$$ 2B = \begin{pmatrix} 2 & -8 \\ -18 & 10 \end{pmatrix}, \quad 2B - A = \begin{pmatrix} 2-2 & -8+3 \\ -18+3 & 10-5 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0 & -5 \\ -15 & 5 \end{pmatrix} $$
6. Entonces:
$$ Y = -\frac{1}{5} \begin{pmatrix} 0 & -5 \\ -15 & 5 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 3 & -1 \end{pmatrix} $$
7. Usamos la primera ecuación para hallar $X$:
$$ 2X - Y = A \implies 2X = A + Y $$
$$ 2X = \begin{pmatrix} 2 & -3 \\ -3 & 5 \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 3 & -1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 2 & -2 \\ 0 & 4 \end{pmatrix} $$
8. Dividimos por 2:
$$ X = \frac{1}{2} \begin{pmatrix} 2 & -2 \\ 0 & 4 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 & -1 \\ 0 & 2 \end{pmatrix} $$
---
9. Para la parte b), queremos hallar $Z$ tal que:
$$ B + ZA - B^t = 3I $$
10. Despejamos $ZA$:
$$ ZA = 3I - B + B^t $$
11. Calculamos $B^t$ (transpuesta de $B$):
$$ B^t = \begin{pmatrix} 1 & -9 \\ -4 & 5 \end{pmatrix} $$
12. Calculamos $3I$ con $I$ la matriz identidad 2x2:
$$ 3I = 3 \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 3 & 0 \\ 0 & 3 \end{pmatrix} $$
13. Sumamos y restamos:
$$ 3I - B + B^t = \begin{pmatrix} 3 & 0 \\ 0 & 3 \end{pmatrix} - \begin{pmatrix} 1 & -4 \\ -9 & 5 \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} 1 & -9 \\ -4 & 5 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 3-1+1 & 0+4-9 \\ 0+9-4 & 3-5+5 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 3 & -5 \\ 5 & 3 \end{pmatrix} $$
14. Entonces:
$$ ZA = \begin{pmatrix} 3 & -5 \\ 5 & 3 \end{pmatrix} $$
15. Para hallar $Z$, multiplicamos por la inversa de $A$:
$$ Z = \left( \begin{pmatrix} 3 & -5 \\ 5 & 3 \end{pmatrix} \right) A^{-1} $$
16. Calculamos $A^{-1}$. Primero el determinante:
$$ \det(A) = 2 \times 5 - (-3) \times (-3) = 10 - 9 = 1 $$
17. La inversa de $A$ es:
$$ A^{-1} = \frac{1}{1} \begin{pmatrix} 5 & 3 \\ 3 & 2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 5 & 3 \\ 3 & 2 \end{pmatrix} $$
18. Multiplicamos:
$$ Z = \begin{pmatrix} 3 & -5 \\ 5 & 3 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 5 & 3 \\ 3 & 2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 3 \times 5 + (-5) \times 3 & 3 \times 3 + (-5) \times 2 \\ 5 \times 5 + 3 \times 3 & 5 \times 3 + 3 \times 2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 15 - 15 & 9 - 10 \\ 25 + 9 & 15 + 6 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0 & -1 \\ 34 & 21 \end{pmatrix} $$
Respuesta final:
$$ X = \begin{pmatrix} 1 & -1 \\ 0 & 2 \end{pmatrix}, \quad Y = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 3 & -1 \end{pmatrix}, \quad Z = \begin{pmatrix} 0 & -1 \\ 34 & 21 \end{pmatrix} $$
Matrices Sistema 9D4E2F
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