공통수학1행렬과 그 연산수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

행렬 거듭제곱 합 빈칸

문제

두 이차 정사각행렬 AA,BBA+B=EA + B = E, AB=OAB = O를 만족할 때, A10+B10A ^{10} + B ^{10}을 다음과 같이 간단히 하였다. (단, EE는 단위행렬, OO는 영행렬이다.) A+B=EA + B = E, AB=OAB = O이므로 BA=(EA)A=AA2=A(EA)=()BA = ( E - A ) A = A - A ^{2} = A ( E - A ) = {\square {( \text{가} )}} 이다. 따라서 A10+B10=A9A+B9BA ^{10} + B ^{10} = A ^{9} A + B ^{9} B =A9(EB)+B9(EA)= A ^{9} ( E - B ) + B ^{9} ( E - A ) =A9+B9A8()= A ^{9} + B ^{9} - A ^{8} {\square {( \text{나} )}}B8()- B ^{8} {\square {( \text{다} )}} =A9+B9= A ^{9} + B ^{9} 임을 알 수 있다. 같은 방법으로 계속해 나가면 A10+B10=A9+B9=A8+B8==A+B=EA ^{10} + B ^{10} = A ^{9} + B ^{9} = A ^{8} + B ^{8} = \cdots = A + B = E이다.

위에서 (가), (나), (다)에 알맞은 것은? [4점] (가) (나) (다) OO ABAB BABAOO AA BBOO BB AAEE ABAB BABAEE BB AA

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해설

[출제 의도] 행렬의 성질을 이용하여 완성형의 증명을 할 수 있다. A+B=EA + B = E, AB=OAB = O이므로 BA=(EA)A=AA2BA = ( E - A ) A = A - A ^{2} =A(EA)=AB=O= A ( E - A ) = AB = O 따라서 A10+B10=A9A+B9BA ^{10} + B ^{10} = A ^{9} A + B ^{9} B =A9(EB)+B9(EA)= A ^{9} ( E - B ) + B ^{9} ( E - A ) =A9+B9A9BB9A= A ^{9} + B ^{9} - A ^{9} B - B ^{9} A =A9+B9A8ABB8BA= A ^{9} + B ^{9} - A ^{8} AB - B ^{8} BA =A9+B9= A ^{9} + B ^{9} 임을 알 수 있다. 같은 방법으로 계속해 나가면 A10+B10=A9+B9=A8+B8A ^{10} + B ^{10} = A ^{9} + B ^{9} = A ^{8} + B ^{8} ==A+B=E= \cdots = A + B = E이다.

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