Enunciado

22.

(a) A equação x + y = 1 pode ser vista como um sistema linear de uma equação em duas incógnitas. Expresse uma solução geral dessa equação como uma solução particular somada com uma solução geral do sistema homogêneo associado.

(b) Dê uma interpretação geométrica do resultado da parte (a).

Passo 1

Para resolvermos a letra (a) da questão, primeiro devemos encontrar as duas soluções do sistema, a solução particular e a solução homogênea, respectivamente.

Como temos apenas um sistema linear de uma equação em três incógnitas, para encontrar a solução, basta isolarmos uma variável e escrevermos a solução em termos das outras duas incógnitas, logo:

x + y = 1

x = 1 - y y = y

De acordo com o livro, adotamos a letra s para nossa solução, tendo assim a solução:

x = 1 - s y = s  

Fazendo o mesmo processo para solução homogênea:

x + y = 0

x = - y y = y

De acordo com o livro, adotamos a letra s para nossa solução, tendo assim a solução homogênea:

x = - s y = s  

Passo 2

Agora que temos nossas duas soluções, vamos escrevê-las de forma vetorial, para podermos fazer o que a questão pede.

Não homogêneo: x , y = ( 1 - s ,   s )

Homogêneo: x , y = ( - s ,   s )

Repartindo os vetores do lado direito e juntando os termos de mesmo parâmetro, podemos rescrever as equações como

Não homogêneo: x , y = 1,0 + ( - s , s )

x , y = 1,0 + s ( - 1 , 1 )

Homogêneo: x , y = ( - s , s )

x , y = s ( - 1,1 )

Logo, podemos expressar a solução geral dessa equação como uma solução particular 1,0 somada com uma solução geral do sistema homogêneo associado s ( - 1,1 ) .

x , y geral. = 1,0 + x , y homog.

x , y = 1,0 + s ( - 1,1 )

Passo 3

(b) Temos que o resultado do item (a) foi:

x , y = 1,0 + s ( - 1,1 )

Logo, qual interpretação geométrica podemos ter sobre essa equação?

Vamos relembrar que a equação de uma reta, passando por um ponto e paralela a um vetor, é da forma:

x = x 0 + t 1 v 1

Logo podemos concluir que x , y = 1,0 + s ( - 1,1 ) é:

Uma reta em R 2 passando pelo ponto 1,0 e paralelo a ( - 1,1 ) .

Resposta

(a) x , y = 1,0 + s ( - 1,1 )

(b)Uma reta em R 2 passando pelo ponto 1,0 e paralelo a ( - 1,1 )

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