Enganos e confusões

Gosto de vez em quando dos Desafios do Público de domingo. Como este:
A Mafalda pediu a dois amigos que lhe calculassem o produto de dois números. A Carlota obteve 41891 e o Alessandro obteve 42168! E porquê? Porque por um lado o primeiro número terminava em 1 mas a Carlota confundiu-o com um 7, e por outro o segundo terminava em 3 mas o Alessandro viu lá um 8.
Quais seriam os números da Isabel?
Se x e y forem os números procurados, sabemos então que
     (x + 6) y = 41891
     x (y + 5) = 42168.
Uma boa tentativa de resolver este problema pode passar por olhar para decomposições em factores destes dois resultados. Começando pelo menor
     41891 = 163 . 257 (única!)
ficamos com duas possibilidades (163, 251) ou (157, 257), e como
     251 . 168 = 42168
concluímos que x = 251 e y = 163.
Resta-nos aguardar pelo veredicto dos autores do desafio...

A ciência das matrizes III

(exclusivamente para não Matemáticos...)
Esta publicação está no seguimento de outra, em que olhamos para os conceitos de matriz identidade e matriz inversa, e revisitamos a regra de multiplicação de matrizes.
Uma matriz é um instrumento perfeito para representar uma relação entre dois conjuntos, por exemplo a relação 'gosto' entre um conjunto de pessoas P e um conjunto de clubes C, aqui representada por esta matriz G,

ou a relação 'fica em' entre em conjunto de clubes C e um conjunto de cidades D, aqui reprsentada pela matriz F,

E o que acontece se multiplicarmos estas duas matrizes? Primeira questão: pode-se? Há aquela regra de o número de colunas da primeira ser igual ao número de linhas da segunda, o que quer dizer que G.F existe, mas F.G, não!

A matriz resultado G.F é uma relação entre pessoas e cidades: 'gosto de n clubes que ficam em'. O Bruno gosta de dois clubes que ficam em Lisboa.
A multiplicação das matrizes conduziu à relação composta F depois de G.

A ciência das matrizes II

(exclusivamente para não Matemáticos...)
Na publicação anterior, vimos como um sistema de três equações a três incógnitas pode ser escrito como uma equação baseada num produto de matrizes A.x = b

Dois conceitos que ajudam a explorar esta situação são o de matriz identidade ou matriz unitária, uma matriz que tem a propriedade de poder ser multiplicada por outra sem a alterar, e o de matriz inversa, uma matriz que multiplicada pela matriz original conduz à matriz identidade.
A matriz identidade terá de ser necessariamente quadrada, tendo em conta a regra da multiplicação, e todos os seus elementos na diagonal principal devem valer 1 e os restantes 0:

Como obter a matriz inversa de uma matriz quadrada fica para depois. Por enquanto, podemos usar uma folha de cálculo para o fazer ...
Uma vez obtida a matriz inversa da matriz A anterior (com um factor em evidência para se trabalhar com inteiros), e verificado que multiplicando-as se obtem a matriz identidade

multiplicando ambos os lados da equação pela matrix inversa

e fazendo as contas

 encontra-se a solução do sistema

Pareceu fácil, mas nem sempre é possível obter a matriz inversa.
Curiosamente, hoje são muito importantes as situações em que não há matriz inversa...

A ciência das matrizes I

(exclusivamente para não Matemáticos...)
As matrizes (bidimensionais) são estruturas numéricas rectangulares que passamos a vida a encontrar nos capítulos mais diversos dos nossos interesses matemáticos.
Uma fotografia digital a preto e branco é uma matriz, cujos elementos são os valores dos respectivos pixeis da ,imagem

A esta imagem com 11x7 linhas corresponde uma matriz com dimensão 11x7:

Podem realizar-se operações com as matrizes. Duas importantes são a transposição, que corresponde a trocar a posição das linhas pela das colunas:

e a multiplicação, bem conhecida dos iniciados, que se faz multiplicando termo a termo a linha i da primeira matriz pela coluna j da segunda, somando as parcelas, e colocando o resultado na posição (i, j) da matriz resultado:

A multiplicação de matrizes permite representar de forma simples sistemas de n equações a n incógnitas. Este é um sistema de 3 equações a 3 incógnitas:

Mas será que isto nos ajuda a resolver este sistema de equações?
Lá chegaremos, mas por agora pensemos que uma matriz pode representar os negócios cruzados entre um conjunto de países, ou as adjacências de um grafo, ou uma cadeia de Markov, ou as ligações entre páginas Web, e que compreender estas estruturas matemáticas pode abrir novas formas de olhar para estes ou outros fenómenos.