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Como testar se uma matriz é uma Matriz Triangular Superior em Java - Exercícios Resolvidos de Java

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Pergunta/Tarefa:

Uma Matriz Triangular Superior é a matriz na qual todos os termos que estão abaixo da diagonal principal são iguais a zero e os termos que estão acima da diagonal principal são números reais. Veja um exemplo de Matriz Triangular Superior na imagem abaixo:



Escreva um programa Java que pede para o usuário informar o número de linhas e colunas de uma matriz quadrada. Em seguida solicite os valores para cada um dos elementos da matriz. Para finalizar informe ao usuário se a matriz informada é uma matriz triangular superior.

Sua saída deverá ser parecida com:

Número de linhas e colunas da matriz: 3

Valor para a linha 0 e coluna 0: 8
Valor para a linha 0 e coluna 1: 2
Valor para a linha 0 e coluna 2: 3
Valor para a linha 1 e coluna 0: 0
Valor para a linha 1 e coluna 1: 3
Valor para a linha 1 e coluna 2: 9
Valor para a linha 2 e coluna 0: 0
Valor para a linha 2 e coluna 1: 0
Valor para a linha 2 e coluna 2: 2

Valores na matriz

    8     2     3 
    0     3     9 
    0     0     2 

A matriz é uma matriz triangular superior
Resposta/Solução:

Veja a resolução comentada deste exercício usando Java:

package estudos;

import java.util.Scanner;

public class Estudos {
  public static void main(String[] args) {
    // para ler a entrada do usuário
    Scanner entrada = new Scanner(System.in);
    
    // vamos pedir a ordem da matriz
    System.out.print("Número de linhas e colunas da matriz: ");
    int ordem = Integer.parseInt(entrada.nextLine());
    
    // agora vamos construir a matriz
    int matriz[][] = new int[ordem][ordem];
    
    // vamos ler os valores para os elementos da matriz
    System.out.println();
    for(int i = 0; i < ordem; i++){ // linhas
      for(int j = 0; j < ordem; j++){ // colunas
        System.out.print("Valor para a linha " + i + " e coluna " + j + ": ");
        matriz[i][j] = Integer.parseInt(entrada.nextLine());       
      }        
    }
    
    // vamos mostrar a matriz da forma que ela foi informada
    System.out.println("\nValores na matriz\n");
      
    for(int i = 0; i < ordem; i++){
      for(int j = 0; j < ordem; j++){
        System.out.printf("%5d ", matriz[i][j]);   
      }
      
      // passa para a próxima linha da matriz
      System.out.println();       
    }
    
    // agora vamos testar se a matriz é uma matriz triangular
    // superior
    boolean triangular_superior = true;
    
    for(int i = 0; i < ordem; i++){
      for(int j = 0; j < ordem; j++){
        // a condição para que a matriz seja triangular superior é
        // que os elementos abaixo da diagonal principal sejam
        // iguais a zero
        if((j < i) && (matriz[i][j] != 0)){
          triangular_superior = false;
        }
      }
    }
    
    if(triangular_superior){
      System.out.println("\nA matriz é uma matriz triangular superior");
    }
    else{
      System.out.println("\nA matriz não é uma matriz triangular superior");
    }
  } 
}

Listamos abaixo algumas propriedades específicas da matriz triangular.

1) o determinante de uma matriz triangular é igual ao produto dos termos da diagonal principal.
2) o produto entre duas matrizes triangulares é uma matriz triangular.
3) se um dos termos da diagonal principal da matriz triangular for igual a zero, então o seu determinante será igual a zero e, consequentemente, ela não será inversível.
4) a matriz inversa de uma matriz triangular é também uma matriz triangular.
5) a soma de duas matrizes triangulares superiores é uma matriz triangular superior; de forma análoga, a soma de duas matrizes triangulares inferiores é uma matriz triangular inferior.

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