Si te piden estudiar los rangos (o características) de la matriz E para los posibles valores del número real n, observa que la matriz tiene dos filas y tres columnas, por lo que su rango puede ser 0, 1 o 2. Luego, partimos de la matriz (empleamos el método de Gauss):
(n2 - 1) (n+1)2 (n+1)
(n + 1) (n - 1) (n+ 1)
Observa que los valores para n: 1 y -1 anulan algunos elementos, por lo que distinguimos tres casos: 1) n = 1, 2) n = -1, 3) n ≠ 1 y n ≠ - 1.
1) Reemplazamos n = 1 y la matriz queda:
0 4 2
2 0 2
permutamos filas y queda:
2 0 2
0 4 2
multiplicamos a la primera fila por 1/2, a la segunda fila por 1/4 y queda:
1 0 1
0 1 1/2
luego, tenemos que el rango de la matriz es 2.
2) Reemplazamos n = - 1 y la matriz queda:
0 0 0
0 -2 0
permutamos filas y queda:
0 -2 0
0 0 0
multiplicamos a la primera fila por -1/2 y queda:
0 1 0
0 0 0
luego tenemos que el rango es 1.
3) Tenemos la matriz:
(n2 - 1) (n+1)2 (n+1)
(n + 1) (n - 1) (n+ 1)
luego, planteamos el determinante de la submatriz cuadrada de orden 2 cuyos elementos hemos remarcado:
D = (n2 - 1)(n - 1) - (n + 1)(n + 1)2 = (n + 1)(n - 1)(n - 1) - (n + 1)3 = (n + 1)(n - 1)2 - (n + 1)3, extraemos factor común y queda:
D = (n + 1)( (n - 1)2 - (n + 1)2 ), resolvemos la diferencia de cuadrados en el segundo agrupamiento y queda:
D = (n + 1)( 2n(-2) ), resolvemos y factorizamos el segundo agrupamiento y queda:
D = - 4n(n + 1),
luego, tenemos dos opciones:
a) D = 0, que corresponde a n = -1, que es la opción (2) que ya hemos estudiado, o n = 0;
b) D ≠ 0, que corresponde a n ≠ -1 y n ≠ 0, que nos conduce a que el rango de la matriz es 2.
a) Reemplazamos n = 0 y la matriz queda:
-1 1 1
1 -1 1
permutamos filas y queda:
1 -1 1
-1 1 1
a la fila 2 le sumamos la fila 1 y queda:
1 -1 1
0 0 2
luego, tenemos que el rango de la matriz es 2.
Luego, concluimos:
Si n ≠ -1 entonces el rango de la matriz es 2,.
Si n = -1 entonces el rango de la matriz es 1.
Espero haberte ayudado.