Pregunta
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If \[ A=\left[\begin{array}{cc} 3 & 6 \\ 2 & -5 \end{array}\right], \] then \[ A^{-1}=\left[\begin{array}{cc|cc} \frac{5}{27} & & \frac{6}{27} & \\ \frac{2}{27} & \frac{1}{9} & \\ \hline \end{array}\right] \] Given \( \vec{b}=\left[\begin{array}{l}-3 \\ -4\end{array}\right] \), solve \( A \vec{x}=\vec{b} \). \[ \vec{x}=\left[\begin{array}{r} \sigma_{0} \end{array}\right] \]

Ask by Hills Barber. in the United States
Jan 23,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

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\[ \vec{x} = \begin{bmatrix} -\dfrac{13}{9} \\ \dfrac{2}{9} \end{bmatrix} \]

Solución

To solve the linear system \( A \vec{x} = \vec{b} \) where \[ A = \begin{bmatrix} 3 & 6 \\ 2 & -5 \end{bmatrix}, \quad \vec{b} = \begin{bmatrix} -3 \\ -4 \end{bmatrix}, \] we can use the inverse of matrix \( A \) to find the solution vector \( \vec{x} \). ### Step 1: Compute the Inverse of \( A \) First, calculate the determinant of \( A \): \[ \text{det}(A) = (3)(-5) - (6)(2) = -15 - 12 = -27 \] The inverse of \( A \) is then: \[ A^{-1} = \frac{1}{\text{det}(A)} \begin{bmatrix} -5 & -6 \\ -2 & 3 \end{bmatrix} = \frac{1}{-27} \begin{bmatrix} -5 & -6 \\ -2 & 3 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} \frac{5}{27} & \frac{6}{27} \\ \frac{2}{27} & -\frac{1}{9} \end{bmatrix} \] ### Step 2: Multiply \( A^{-1} \) by \( \vec{b} \) Now, compute \( \vec{x} = A^{-1} \vec{b} \): \[ \vec{x} = \begin{bmatrix} \frac{5}{27} & \frac{6}{27} \\ \frac{2}{27} & -\frac{1}{9} \end{bmatrix} \begin{bmatrix} -3 \\ -4 \end{bmatrix} \] Calculate each component of \( \vec{x} \): \[ x_1 = \left(\frac{5}{27}\right)(-3) + \left(\frac{6}{27}\right)(-4) = -\frac{15}{27} - \frac{24}{27} = -\frac{39}{27} = -\frac{13}{9} \] \[ x_2 = \left(\frac{2}{27}\right)(-3) + \left(-\frac{1}{9}\right)(-4) = -\frac{6}{27} + \frac{4}{9} = -\frac{2}{9} + \frac{4}{9} = \frac{2}{9} \] ### Final Solution \[ \vec{x} = \begin{bmatrix} -\dfrac{13}{9} \\ \dfrac{2}{9} \end{bmatrix} \]

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The Deep Dive

To solve the equation \( A \vec{x} = \vec{b} \), we can utilize the inverse of matrix \( A \). By multiplying both sides of the equation by \( A^{-1} \), we find \( \vec{x} = A^{-1} \vec{b} \). Using the provided inverse \( A^{-1} \) to calculate: \[ A^{-1} = \begin{bmatrix} \frac{5}{27} & \frac{6}{27} \\ \frac{2}{27} & \frac{1}{9} \end{bmatrix} \] and \[ \vec{b} = \begin{bmatrix} -3 \\ -4 \end{bmatrix}, \] we compute: \[ \vec{x} = A^{-1} \vec{b} = \begin{bmatrix} \frac{5}{27} & \frac{6}{27} \\ \frac{2}{27} & \frac{1}{9} \end{bmatrix} \begin{bmatrix} -3 \\ -4 \end{bmatrix}. \] Calculating each component of \( \vec{x} \): 1. For the first entry: \[ x_1 = \frac{5}{27}(-3) + \frac{6}{27}(-4) = \frac{-15}{27} + \frac{-24}{27} = \frac{-39}{27} = -\frac{13}{9}. \] 2. For the second entry: \[ x_2 = \frac{2}{27}(-3) + \frac{1}{9}(-4) = \frac{-6}{27} + \frac{-12}{27} = \frac{-18}{27} = -\frac{2}{3}. \] Putting it together, we find: \[ \vec{x} = \begin{bmatrix} -\frac{13}{9} \\ -\frac{2}{3} \end{bmatrix}. \] So, the solution to \( A \vec{x} = \vec{b} \) is: \[ \vec{x}=\left[\begin{array}{r} -\frac{13}{9} \\ -\frac{2}{3} \end{array}\right]. \]

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