El conocer y utilizar el teorema de Rouché-Frobenius permite determinar el tipo de solución que tendrá un sistema de ecuaciones lineales de incógnitas, a partir de calcular tanto el rango de la matriz formada por los coeficientes, , y como el de la matriz ampliada por los términos independientes, .

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Vamos

Presentación del teorema Rouche-Frobenius

Sean la matriz de coeficientes y la matriz ampliada del sistema de ecuaciones lineales con incógnitas. Si y son el rango de y , respectivamente:

El sistema es compatible si los rangos coinciden . Además, si , el sistema es compatible determinado; es decir, tiene solución única.

Si el sistema es compatible, , pero , el sistema es compatible indeterminado; es decir, tiene una infinidad de soluciones.

El sistema es incompatible si los rangos son distintos , es decir, el sistema no tiene solución.

Aplicación del teorema de Rouche-Frobenius

Considera el sistema de ecuaciones. En caso de que sea posible, resuélvelo.

 1  Formamos la matriz de coeficientes y calculamos su rango.

Tiene rango mayor a 1, pues

Tiene rango mayor a 2, porque

Tiene rango mayor a 3, porque

No es posible calcular si tiene rango mayor a 4 porque no es una matriz de Por tanto,

 2  Formamos la matriz ampliada y calculamos su rango.

Como

 3  Aplicando el teorema de Rouché-Frobenius, el sistema es compatible determinado, pues

 4Como el sistema tiene solución única, podemos resolverlo ya sea por la regla de Cramer o por el método de Gauss. Ya que el cuarto renglón de la matriz es una combinación lineal de los otros tres, tomamos el subsistema de y su matriz correspondiente.

En este caso, resolveremos el sistema por la regla de Cramer.

Por tanto, para el sistema inicial se tiene que y

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Marta

➗ Licenciada en Químicas da clase de Matemáticas, Física y Química -> Comparto aquí mi pasión por las matemáticas ➗