공통수학1행렬과 그 연산수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

행렬 조건과 거듭제곱

문제

단위행렬이 아닌 두 이차정사각행렬 A,BA , B가 다음 조건을 만족시킨다.

(가) A,BA , B는 모두 역행렬을 가진다. (나) BAB=EBAB = E, ABA=A1ABA = A ^{-1}

An=EA ^{n} = E가 성립하는 자연수 nn의 최솟값은? (단, EE는 단위행렬이다.) [3점] 3344556677

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해설

BAB=EBAB = E에서 B1=AB=BAB ^{-1} = AB = BA ABA=A1ABA = A ^{-1}에서 양변에 AA를 곱하면 AABA=EAABA = E AB=BAAB = BA이므로 AAAB=EAAAB = EB1=A3B ^{-1} = A ^{3} B1=AB=A3B ^{-1} = AB = A ^{3}이므로 B=A2B = A ^{2}BB1=A2A3=EB B ^{-1} = A ^{2} \cdot A ^{3} = EA5=EA ^{5} = E 한편, A,A1,B,B1A , A ^{-1} , B , B ^{-1}은 단위행렬이 아니고, A2=BA ^{2} = B, A3=B1A ^{3} = B ^{-1}, A4=A2A2=A2B=ABA=A1A ^{4} = A ^{2} A ^{2} = A ^{2} B = ABA = A ^{-1} 이므로 An=EA ^{n} = E를 만족하는 자연수 nn의 최솟값은 55이다.

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