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2. Find all the possible values of \( t \) so that the matrix \( \left[\begin{array}{cc}t^{2} & t \\ t+5 & t-3\end{array}\right] \) is invertible.

Ask by Griffin Greene. in the Philippines
Mar 10,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

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The matrix is invertible for all real numbers \( t \) except \( t=0 \), \( t=5 \), and \( t=-1 \).

Solución

We first compute the determinant of the matrix \[ \begin{pmatrix} t^{2} & t \\ t+5 & t-3 \end{pmatrix}. \] The determinant is given by \[ \det = t^{2}(t-3) - t(t+5). \] Step 1. Expand the expression: \[ \det = t^{3} - 3t^{2} - t^{2} - 5t. \] Step 2. Combine like terms: \[ \det = t^{3} - 4t^{2} - 5t. \] Step 3. Factor out \( t \): \[ \det = t(t^{2} - 4t - 5). \] Step 4. Factor the quadratic \( t^{2} - 4t - 5 \). We look for two numbers whose product is \(-5\) and whose sum is \(-4\). These numbers are \(-5\) and \(1\), so: \[ t^{2} - 4t - 5 = (t-5)(t+1). \] Thus, the determinant can be written as: \[ \det = t(t-5)(t+1). \] For the matrix to be invertible, the determinant must not equal zero: \[ t(t-5)(t+1) \neq 0. \] This inequality holds when: \[ t \neq 0,\quad t \neq 5,\quad t \neq -1. \] Thus, the matrix is invertible for all real numbers \( t \) except \( t=0 \), \( t=5 \), and \( t=-1 \).

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Bonus Knowledge

To determine when the matrix \( \begin{bmatrix} t^2 & t \\ t + 5 & t - 3 \end{bmatrix} \) is invertible, we need to calculate its determinant and set it not equal to zero. The determinant of a 2x2 matrix \( \begin{bmatrix} a & b \\ c & d \end{bmatrix} \) is given by \( ad - bc \). For our matrix, we have: - \( a = t^2 \) - \( b = t \) - \( c = t + 5 \) - \( d = t - 3 \) The determinant is \[ \det = t^2(t - 3) - t(t + 5) = t^3 - 3t^2 - t^2 - 5t = t^3 - 4t^2 - 5t. \] Now, we need to set this determinant not equal to zero: \[ t^3 - 4t^2 - 5t \neq 0. \] Factoring out \( t \): \[ t(t^2 - 4t - 5) \neq 0. \] Next, we can factor the quadratic \( t^2 - 4t - 5 \) further: \[ t^2 - 4t - 5 = (t - 5)(t + 1). \] Thus, we have: \[ t(t - 5)(t + 1) \neq 0. \] This will be true as long as: 1. \( t \neq 0 \) 2. \( t \neq 5 \) 3. \( t \neq -1 \) So, the matrix is invertible for all values of \( t \) except \( t = 0, 5, -1 \).

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