Determinanți: regula lui Sarrus, proprietăți și matricea inversă

Determinantul este, probabil, cel mai „sigur” calcul de la Subiectul al II-lea: o cerință a) de tipul „calculați det A” se rezolvă în două minute. Mai jos ai metodele de calcul, proprietățile care îți scurtează munca și pașii pentru matricea inversă.

Publicat pe 30 octombrie 2026 · 7 minute de citit

Determinantul de ordinul 2

Determinantul este un număr asociat unei matrice pătratice. Pentru o matrice de ordinul 2:

A = (a b; c d)  ⇒  det A = a·d − b·c

Adică produsul diagonalei principale minus produsul diagonalei secundare. De exemplu, det (2 −1; 3 4) = 2·4 − (−1)·3 = 8 + 3 = 11.

Determinanții fac parte din programa clasei a XI-a și apar la toate programele, alături de operațiile cu matrice, aproape întotdeauna în prima problemă de la Subiectul al II-lea. Notația (a b; c d) folosită aici scrie matricea pe o linie, cu liniile separate prin punct și virgulă.

Determinantul de ordinul 3: regula lui Sarrus

Pentru A = (a₁₁ a₁₂ a₁₃; a₂₁ a₂₂ a₂₃; a₃₁ a₃₂ a₃₃):

det A = a₁₁a₂₂a₃₃ + a₁₂a₂₃a₃₁ + a₁₃a₂₁a₃₂ − a₁₃a₂₂a₃₁ − a₁₁a₂₃a₃₂ − a₁₂a₂₁a₃₃

Regula lui Sarrus te ajută să-ți amintești formula: rescrii primele două linii sub determinant. Cele trei „diagonale” paralele cu diagonala principală dau termenii cu plus, iar cele trei paralele cu diagonala secundară dau termenii cu minus. Alternativ, poți folosi regula triunghiului, care produce exact aceiași șase termeni fără a rescrie liniile.

Exemplu 1 — Subiectul al II-lea, stil a)

Calculați determinantul matricei A = (1 2 3; 0 1 4; 5 6 0).

Rezolvare: Termenii cu plus: 1·1·0 + 2·4·5 + 3·0·6 = 0 + 40 + 0 = 40.

Termenii cu minus: 3·1·5 + 1·4·6 + 2·0·0 = 15 + 24 + 0 = 39.

Deci det A = 40 − 39 = 1.

Sfat: Scrie separat suma termenilor cu plus și suma termenilor cu minus, ca în exemplu, în loc să scrii o singură expresie lungă. Dacă greșești un semn, corectorul vede că metoda este corectă, iar tu găsești greșeala mai ușor la verificare.

Proprietățile determinanților

Proprietățile de mai jos te scutesc de multe calcule și sunt adesea cheia cerințelor b) și c):

Atenție: det(2A) ≠ 2 det A. Pentru o matrice de ordinul 3, det(2A) = 2³ · det A = 8 det A, pentru că factorul 2 iese din fiecare dintre cele trei linii. Și, în general, det(A + B) ≠ det A + det B.

Un determinant care apare des este cel de tip Vandermonde:

det (1 1 1; a b c; a² b² c²) = (b − a)(c − a)(c − b)

De exemplu, det (1 1 1; 1 2 3; 1 4 9) = (2 − 1)(3 − 1)(3 − 2) = 2.

Ecuații cu determinanți

Exemplu 2 — ecuație de gradul 3

Rezolvați în ℝ ecuația det (x 1 1; 1 x 1; 1 1 x) = 0.

Rezolvare: Cu Sarrus: det = x³ + 1 + 1 − x − x − x = x³ − 3x + 2.

Observăm că x = 1 este rădăcină și factorizăm: x³ − 3x + 2 = (x − 1)(x² + x − 2) = (x − 1)²(x + 2). Soluțiile sunt x = 1 și x = −2.

Variantă mai rapidă: adunăm toate coloanele la prima; prima coloană devine (x + 2, x + 2, x + 2), deci factorul x + 2 iese în fața determinantului, iar ce rămâne se calculează ușor.

Ecuațiile de gradul 3 obținute astfel se rezolvă prin ghicirea unei rădăcini și factorizare; metoda este detaliată în articolul despre polinoame.

Matricea inversă

O matrice pătratică A este inversabilă dacă există o matrice A⁻¹ cu A · A⁻¹ = A⁻¹ · A = Iₙ. Criteriul este simplu:

A este inversabilă ⇔ det A ≠ 0
A⁻¹ = (1 / det A) · A*   (A* = matricea adjunctă)

Pentru ordinul 2 există o scurtătură: schimbi între ele elementele de pe diagonala principală, schimbi semnul celor de pe diagonala secundară și împarți la determinant.

(a b; c d)⁻¹ = (1 / (ad − bc)) · (d −b; −c a)

De exemplu, A = (2 1; 5 3) are det A = 6 − 5 = 1, deci A⁻¹ = (3 −1; −5 2).

Pentru ordinul 3, pașii sunt:

  1. calculezi det A și verifici că este nenul;
  2. scrii transpusa Aᵗ;
  3. înlocuiești fiecare element al lui Aᵗ cu complementul său algebric (−1)^(i+j) · Δᵢⱼ, unde Δᵢⱼ este determinantul de ordinul 2 obținut prin eliminarea liniei i și coloanei j; rezultatul este A*;
  4. împarți A* la det A.
Exemplu 3 — inversa unei matrice de ordinul 3

Pentru matricea A = (1 2 3; 0 1 4; 5 6 0) din exemplul 1, cu det A = 1, se obține A⁻¹ = A* = (−24 18 5; 20 −15 −4; −5 4 1).

De exemplu, elementul de pe poziția (1, 1) al lui A* este complementul algebric al lui a₁₁: +det (1 4; 6 0) = 0 − 24 = −24.

Verificare: prima linie a lui A înmulțită cu prima coloană a lui A⁻¹: 1·(−24) + 2·20 + 3·(−5) = −24 + 40 − 15 = 1. ✓

O problemă completă de Subiectul al II-lea

Exemplu 4 — cerințele a), b), c)

Se consideră matricea A(m) = (1 1 1; 1 m 1; 1 1 m), unde m este număr real.

a) Arătați că det A(m) = (m − 1)².

Rezolvare: Cu Sarrus: termenii cu plus sunt m² + 1 + 1 = m² + 2, iar cei cu minus m + 1 + m = 2m + 1. Deci det A(m) = m² + 2 − 2m − 1 = m² − 2m + 1 = (m − 1)².

b) Determinați valorile lui m pentru care matricea A(m) este inversabilă.

Rezolvare: A(m) este inversabilă ⇔ (m − 1)² ≠ 0 ⇔ m ≠ 1, adică m ∈ ℝ \ {1}.

c) Determinați inversa matricei A(2).

Rezolvare: det A(2) = 1. Calculând complementele algebrice, obținem A(2)⁻¹ = (3 −1 −1; −1 1 0; −1 0 1).

Verificare: (1 1 1)·(3, −1, −1) = 1, (1 2 1)·(3, −1, −1) = 3 − 2 − 1 = 0, (1 1 2)·(3, −1, −1) = 3 − 1 − 2 = 0 — prima coloană a produsului este (1, 0, 0), ca la I₃. ✓

Matricea A(m) este matricea unui sistem liniar; faptul că determinantul se anulează pentru m = 1 înseamnă că sistemul asociat nu mai este de tip Cramer pentru această valoare. Continuarea firească este articolul despre sisteme de ecuații liniare.

Aplicații în geometrie

Pentru punctele A(x₁, y₁), B(x₂, y₂), C(x₃, y₃) se folosește determinantul

Δ = det (x₁ y₁ 1; x₂ y₂ 1; x₃ y₃ 1)
A, B, C coliniare ⇔ Δ = 0     Aria triunghiului ABC = |Δ| / 2

De exemplu, punctele A(1, 2), B(3, 6) și C(−1, −2) sunt coliniare, pentru că determinantul corespunzător este 0, iar triunghiul cu vârfurile O(0, 0), B(4, 0), C(0, 3) are Δ = 12 și aria 6. Aceleași probleme se pot rezolva și cu ecuația dreptei; determinantul este însă mai rapid când apare un parametru.

Greșeli frecvente

Sfat: După ce calculezi o inversă, înmulțește o linie a lui A cu o coloană a lui A⁻¹. Dacă obții 1 pe diagonală și 0 în rest, ai lucrat corect. Durează un minut și salvează 5 puncte.

Întrebări frecvente

Cum calculez un determinant de ordinul 3?

Folosești regula lui Sarrus sau regula triunghiului: aduni cei trei produși paraleli cu diagonala principală și scazi cei trei produși paraleli cu diagonala secundară.

Când este o matrice inversabilă?

O matrice pătratică este inversabilă dacă și numai dacă determinantul ei este nenul. Atunci inversa este A⁻¹ = (1/det A) · A*, unde A* este matricea adjunctă.

Cât este det(2A) pentru o matrice de ordinul 3?

det(2A) = 2³ · det A = 8 · det A, pentru că factorul 2 se scoate din fiecare dintre cele trei linii.