SSC IMD SA Mock 03 – Question 141

Question:

Find the rank of the given matrix.
\(\begin{bmatrix} 1 & 5 & 6 \\ 2 & 3 & 4 \\ -1 & 2 & 2 \end{bmatrix}\)

दिए गए आव्यूह की श्रेणी (rank) ज्ञात कीजिए।
\(\begin{bmatrix} 1 & 5 & 6 \\ 2 & 3 & 4 \\ -1 & 2 & 2 \end{bmatrix}\)

Options:

  • 2
  • 6
  • 9
  • 4
  • 2
  • 6
  • 9
  • 4

Correct Answer: a)

Explanation:

To find the rank of the matrix \(A = \begin{bmatrix} 1 & 5 & 6 \\ 2 & 3 & 4 \\ -1 & 2 & 2 \end{bmatrix}\):

Step 1: Compute the determinant of \(A\):
\[ \det(A) = 1(3 \times 2 – 4 \times 2) – 5(2 \times 2 – 4 \times (-1)) + 6(2 \times 2 – 3 \times (-1)) \]
\[ \det(A) = 1(6 – 8) – 5(4 + 4) + 6(4 + 3) = 1(-2) – 5(8) + 6(7) = -2 – 40 + 42 = 0 \]
Since \(\det(A) = 0\), the rank of \(A\) is strictly less than 3.

Step 2: Check for a non-zero \(2 \times 2\) minor:
Consider the top-left \(2 \times 2\) submatrix:
\[ \begin{vmatrix} 1 & 5 \\ 2 & 3 \end{vmatrix} = (1 \times 3) – (5 \times 2) = 3 – 10 = -7 \neq 0 \]
Since there exists at least one non-zero \(2 \times 2\) minor, the rank of the matrix is 2.
Therefore, the correct answer is option a).

आव्यूह \(A = \begin{bmatrix} 1 & 5 & 6 \\ 2 & 3 & 4 \\ -1 & 2 & 2 \end{bmatrix}\) की श्रेणी (rank) ज्ञात करने के लिए:

चरण 1: आव्यूह का सारणिक (determinant) ज्ञात कीजिए:
\[ \det(A) = 1(6 – 8) – 5(4 + 4) + 6(4 + 3) \]
\[ \det(A) = 1(-2) – 5(8) + 6(7) = -2 – 40 + 42 = 0 \]
चूँकि \(\det(A) = 0\) है, अतः आव्यूह की कोटि (rank) 3 से कम होगी।

चरण 2: किसी \(2 \times 2\) माइनर (उप-सारणिक) की जाँच कीजिए:
शीर्ष-बाएँ \(2 \times 2\) उप-सारणिक का मान:
\[ \begin{vmatrix} 1 & 5 \\ 2 & 3 \end{vmatrix} = (1 \times 3) – (5 \times 2) = 3 – 10 = -7 \neq 0 \]
चूँकि कम से कम एक \(2 \times 2\) उप-सारणिक शून्येतर (non-zero) है, अतः आव्यूह की श्रेणी 2 है।
अतः सही उत्तर विकल्प a) है।

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