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Como testar se uma matriz é uma Matriz Triangular Superior em C++ - Desafio de Programação Resolvido em C++

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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 C++ 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 C++:

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----------------------------------------------------------------------

#include <iostream>
#include <iomanip>

using namespace std;

// função principal do programa
int main(int argc, char *argv[]){
  // variáveis usadas na resolução do problema
  int ordem;
	
  // vamos pedir a ordem da matriz
  cout << "Número de linhas e colunas da matriz: ";
  cin >> ordem;
    
  // agora vamos construir a matriz
  int matriz[ordem][ordem];
    
  // vamos pedir para o usuário informar os valores
  // dos elementos da matriz, uma linha de cada vez
  cout << "\n";
  for(int i = 0; i < ordem; i++){
    for(int j = 0; j < ordem; j++){
      cout << "Linha " << (i + 1) << " e coluna " << (j + 1) << ": ";
      // lê o número e guarda na linha e coluna especificadas
      cin >> matriz[i][j];
    }
  }
      
  // vamos mostrar a matriz da forma que ela foi informada
  cout << "\nValores na matriz\n\n";
        
  for(int i = 0; i < ordem; i++){
    for(int j = 0; j < ordem; j++){
      cout << setw(5) << matriz[i][j];   
    }
        
    // passa para a próxima linha da matriz
    cout << "\n";
  }
    
  // agora vamos testar se a matriz é uma matriz triangular
  // superior
  bool 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){
    cout << "\nA matriz é uma matriz triangular superior";
  }
  else{
    cout << "\nA matriz não é uma matriz triangular superior";
  }
  
  cout << "\n" << endl;
  system("PAUSE"); // pausa o programa
  return EXIT_SUCCESS;
}

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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