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Aula 318 — Sistemas lineares e representação matricial

50 min

Objetivo geral

Representar um sistema linear na forma matricial AX=B, reconhecendo a necessidade de incluir coeficiente zero para variáveis ausentes numa equação.

Objetivos específicos

  • Definir sistema linear como um conjunto de equações lineares nas mesmas incógnitas.
  • Representar um sistema linear na forma matricial AX=B (matriz de coeficientes × vetor de incógnitas = vetor de constantes).
  • Incluir corretamente o coeficiente zero quando uma variável não aparece numa equação.
  • Ler um sistema linear a partir de sua representação matricial.

Conhecimentos prévios

  • Conceito e representação de matrizes, Módulo 20, Aula 305.
  • Equações do 1º grau, Módulo 6.

Recursos didáticos

  • Apresentação de slides — Possor_MatAula318_Apresentacao.pptx.
  • Quadro/lousa e material de escrita.
  • GeoGebra CAS, para resolver e verificar sistemas lineares.

Desenvolvimento da aula

Acolhida e Sondagem de Conhecimentos Prévios

5 min · Ausubel — ativação de subsunçores

O professor pergunta: no sistema {x+2z=4, y-z=1, x+y=3}, a 1ª equação não tem "y" — isso significa que a matriz de coeficientes tem só 2 colunas nessa linha?

Problematização Inicial

5 min · Bachelard — obstáculo epistemológico antecipado

Escrever o sistema no quadro e propor montar a matriz de coeficientes. Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): esquecer de incluir o coeficiente ZERO para a variável ausente numa equação — a 1ª equação não tem y, mas isso significa coeficiente 0 para y, não a ausência de uma coluna inteira; todas as linhas da matriz precisam ter o MESMO número de colunas.

Desenvolvimento Conceitual

20 min · Exposição dialogada

Apresentação dos slides 2 a 9: um sistema linear vira a equação matricial AX=B, onde A é a matriz de coeficientes (uma linha por equação, uma coluna por incógnita), X é o vetor de incógnitas e B o vetor de constantes. Resolvendo a pergunta do Momento 2: a matriz correta é A=[[1,0,2],[0,1,-1],[1,1,0]] — a 1ª linha tem 0 na coluna de y (não ausência de coluna), a 2ª linha tem 0 na coluna de x.

Resolução Guiada

10 min · Vygotsky — Zona de Desenvolvimento Proximal

Resolução guiada: montar coletivamente B=[4,1,3] (vetor de constantes) para esse sistema. Em duplas: montar a forma matricial do sistema {2x+3y=5, x-y=1} (mais simples, sem variáveis ausentes): A=[[2,3],[1,-1]], X=[x,y], B=[5,1].

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: a matriz tem 3 colunas em todas as linhas — a variável ausente numa equação vira coeficiente 0 naquela posição, nunca uma coluna a menos.

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. Monte a matriz de coeficientes do sistema {x+2z=4, y-z=1, x+y=3}.

Gabarito: [[1,0,2],[0,1,-1],[1,1,0]].

2. Qual o vetor de constantes B desse sistema?

Gabarito: [4,1,3].

3. Monte a forma matricial de {2x+3y=5, x-y=1}.

Gabarito: A=[[2,3],[1,-1]], X=[x,y], B=[5,1].

4. Por que a variável ausente numa equação vira coeficiente 0, e não uma coluna a menos?

Gabarito: Porque todas as linhas da matriz de coeficientes precisam ter o mesmo número de colunas (uma por incógnita do sistema).

5. Encontre o erro: "a equação x+2z=4 não tem y, então a matriz de coeficientes dessa linha tem só 2 posições."

Gabarito: Errado: a linha precisa ter 3 posições (uma por incógnita do sistema), com 0 na posição de y.