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Aula 312 — Matriz inversa

50 min

Objetivo geral

Compreender o conceito de matriz inversa, reconhecendo que nem toda matriz quadrada possui inversa.

Objetivos específicos

  • Definir a matriz inversa A-1 como aquela que satisfaz A×A-1=A-1×A=I.
  • Calcular a inversa de uma matriz 2×2 usando a fórmula com o determinante.
  • Reconhecer que uma matriz só tem inversa se for quadrada E seu determinante for diferente de zero.
  • Identificar uma matriz singular (sem inversa) calculando seu determinante.

Conhecimentos prévios

  • Determinante de matriz de ordem 2, Módulo 20, Aula 313.
  • Multiplicação de matrizes, Módulo 20, Aula 310.

Recursos didáticos

  • Apresentação de slides — Possor_MatAula312_Apresentacao.pptx.
  • Quadro/lousa e material de escrita.
  • Wolfram Alpha, para verificar operações e determinantes de matrizes.

Desenvolvimento da aula

Acolhida e Sondagem de Conhecimentos Prévios

5 min · Ausubel — ativação de subsunçores

O professor pergunta: toda matriz quadrada tem uma matriz inversa?

Problematização Inicial

5 min · Bachelard — obstáculo epistemológico antecipado

Escrever a matriz S=[[2,4],[1,2]] no quadro e perguntar se ela tem inversa. Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): assumir que qualquer matriz quadrada tem inversa, sem verificar a condição necessária: o determinante da matriz precisa ser DIFERENTE de zero.

Desenvolvimento Conceitual

20 min · Exposição dialogada

Apresentação dos slides 2 a 9: A-1 é a matriz tal que A×A-1=I (identidade); para matrizes 2×2, A-1=(1/det A)×[[d,-b],[-c,a]], que só existe se det(A)≠0. Resolvendo a pergunta do Momento 2: det(S)=2×2-4×1=4-4=0 — S é SINGULAR, não tem inversa, mesmo sendo quadrada.

Resolução Guiada

10 min · Vygotsky — Zona de Desenvolvimento Proximal

Resolução guiada: calcular coletivamente a inversa de A=[[1,2],[3,4]] (det=-2≠0): A-1=(1/-2)×[[4,-2],[-3,1]]=[[-2,1],[1.5,-0.5]]. Em duplas: conferir que A×A-1=I, multiplicando as duas matrizes.

Exercícios de Fixação

7 min · Prática independente

Aplicação individual (ou em duplas) da lista de exercícios de fixação (seção 8 deste plano).

Síntese e Fechamento

3 min · Consolidação (fechamento circular)

Retomar a pergunta do Momento 1: não — só tem inversa a matriz quadrada cujo determinante é diferente de zero; S=[[2,4],[1,2]] tem determinante zero, então não tem inversa.

Avaliação formativa

Ao longo da aula: perguntas rápidas de verificação (Momento 3) e observação direta durante a resolução guiada (Momento 4). Ao final: correção coletiva dos exercícios.

Lista de exercícios

1. Calcule a inversa de A=[[1,2],[3,4]].

Gabarito: det(A)=-2; A-1=(1/-2)[[4,-2],[-3,1]]=[[-2,1],[1.5,-0.5]].

2. A matriz S=[[2,4],[1,2]] tem inversa? Por quê?

Gabarito: Não — det(S)=2×2-4×1=0, e uma matriz com determinante zero não tem inversa.

3. Quais as duas condições para uma matriz ter inversa?

Gabarito: Ser quadrada e ter determinante diferente de zero.

4. O que significa A×A-1=I?

Gabarito: Que a multiplicação de A pela sua inversa resulta na matriz identidade.

5. Encontre o erro: "toda matriz quadrada tem uma matriz inversa."

Gabarito: Errado: só tem inversa a matriz quadrada com determinante diferente de zero; matrizes com determinante zero (singulares) não têm inversa.