공통수학1행렬과 그 연산수능 기출기본 문제 (3점 중반)

행렬 거듭제곱 추정

문제

행렬 A=(0112)\displaystyle A = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ - 1 & 2 \end{pmatrix}에 대하여 행렬 AnA ^{n}의 제22행의 두 성분의 차가 2525일 때, 자연수 nn의 값은? [3점] 12121313141415151616

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해설

[출제 의도] 행렬의 거듭제곱을 차례로 하여 AnA ^{n}의 결과를 추정할 수 있다. A2=AAA ^{2} = AA=(0112)(0112)=(1223)\displaystyle = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ - 1 & 2 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ - 1 & 2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} - 1 & 2 \\ - 2 & 3 \end{pmatrix} A3=A2AA ^{3} = A ^{2} A=(1223)(0112)=(2334)\displaystyle = \begin{pmatrix} - 1 & 2 \\ - 2 & 3 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ - 1 & 2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} - 2 & 3 \\ - 3 & 4 \end{pmatrix}A,A2,A3A , A ^{2} , A ^{3}, …을 토대로 AnA ^{n}을 추정하면 An=(1nnnn+1)\displaystyle A ^{n} = \begin{pmatrix} 1 - n & n \\ - n & n + 1 \end{pmatrix} 따라서, 제 2행의 두 성분의 차는 n+1(n)=2n+1n + 1 - ( - n ) = 2 n + 1 2n+1=252 n + 1 = 25이므로 n=12n = 12이다.

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