공통수학1행렬과 그 연산수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

행렬 성분 조건

문제

영행렬이 아닌 두 행렬 A=(a11a12a21a22)\displaystyle A = \left( \begin{array}{lll} \begin{array}{rrr} a _{11} & & a _{12} \\ a _{21} & & a _{22} \end{array} \end{array} \right), B=(b11b12b21b22)\displaystyle B = \left( \begin{array}{lll} \begin{array}{rrr} b _{11} & & b _{12} \\ b _{21} & & b _{22} \end{array} \end{array} \right)A2=BA ^{2} = B이고, 각 행렬의 성분은 다음 조건을 만족시킨다.

(가) 모든 ii, j(i=1,2,j=1,2)j \left( i = 1 , 2 , j = 1 , 2 \right)에 대하여 aij×bij=0a _{ij} \times b _{ij} = 0이다. (나) 모든 ii, j(i=1,2,j=1,2)j \left( i = 1 , 2 , j = 1 , 2 \right)에 대하여 aij+bij0a _{ij} + b _{ij} \neq 0이다.

행렬 A+BA + B의 모든 성분의 합이 1- 1, 곱이 8- 8일 때, a123+a213a _{12} ^{3} + a _{21} ^{3}의 값을 구하시오. (단, A2=AAA ^{2} = A A이고, 행렬 AA의 모든 성분은 실수이다.) [4점]

정답 보기
45

자료 내려받기

아직 올라온 파일이 없습니다.

해설

A2A ^{2}=(a11a12a21a22)(a11a12a21a22)\displaystyle = \left( \begin{array}{lll} \begin{array}{rrr} a _{11} & & a _{12} \\ a _{21} & & a _{22} \end{array} \end{array} \right) \left( \begin{array}{lll} \begin{array}{rrr} a _{11} & & a _{12} \\ a _{21} & & a _{22} \end{array} \end{array} \right)=(a112+a12a21a12(a11+a22)a21(a11+a22)a12a21+a222)\displaystyle = \left( \begin{array}{lll} \begin{matrix} a _{11} \mathit{^{2}} + a _{12} a _{21} & & a _{12} \left( a _{11} + a _{22} \right) \\ a _{21} \left( a _{11} + a _{22} \right) & & a _{12} a _{21} + a _{22} \mathit{^{2}} \end{matrix} \end{array} \right)=(b11b12b21b22)\displaystyle = \left( \begin{array}{lll} \begin{array}{rrr} b _{11} & & b _{12} \\ b _{21} & & b _{22} \end{array} \end{array} \right) 조건 (가)에서 i=1i = 1, j=2j = 2일 때, a122(a11+a22)=0a _{12} \mathit{^{2}} \left( a _{11} + a _{22} \right) = 0 a12=0a _{12} = 0이면 A=(a110a21a22)\displaystyle A = \left( \begin{array}{lll} \begin{array}{rrr} a _{11} & & 0 \\ a _{21} & & a _{22} \end{array} \end{array} \right), B=(a1120a21(a11+a22)a222)\displaystyle B = \left( \begin{array}{lll} \begin{matrix} a _{11} \mathit{^{2}} & & 0 \\ a _{21} \left( a _{11} + a _{22} \right) & & a _{22} \mathit{^{2}} \end{matrix} \end{array} \right) a12+b12=0a _{12} + b _{12} = 0이므로 조건 (나)를 만족시키지 않는다. 그러므로 a120a _{12} \neq 0이고 a11+a22=0a _{11} + a _{22} = 0 A=(a11a12a21a11)\displaystyle A = \left( \begin{array}{lll} \begin{array}{rrr} a _{11} & & a _{12} \\ a _{21} & & - a _{11} \end{array} \end{array} \right), B=(a112+a12a2100a112+a12a21)\displaystyle B = \left( \begin{array}{lll} \begin{matrix} a _{11} \mathit{^{2}} + a _{12} a _{21} & & 0 \\ 0 & & a _{11} \mathit{^{2}} + a _{12} a _{21} \end{matrix} \end{array} \right) 조건 (가)에서 i=1i = 1, j=1j = 1에 대하여 a11×(a112+a12a21)=0a _{11} \times \left( a _{11} \mathit{^{2}} + a _{12} a _{21} \right) = 0 행렬 BB가 영행렬이 아니므로, a112+a12a210a _{11} \mathit{^{2}} + a _{12} a _{21} \ne 0이다. 그러므로 a11=0a _{11} = 0 즉, 두 행렬 AA, BBA=(0a12a210)\displaystyle A = \left( \begin{array}{lll} \begin{array}{rrr} 0 & & a _{12} \\ a _{21} & & 0 \end{array} \end{array} \right), B=(a12a2100a12a21)\displaystyle B = \left( \begin{array}{lll} \begin{array}{rrr} a _{12} a _{21} & & 0 \\ 0 & & a _{12} a _{21} \end{array} \end{array} \right)이고, A+B=(a12a21a12a21a12a21)\displaystyle A + B = \left( \begin{array}{lll} \begin{array}{rrr} a _{12} a _{21} & & a _{12} \\ a _{21} & & a _{12} a _{21} \end{array} \end{array} \right)의 모든 성분의 곱이 8- 8이므로 a123a213=8a _{12} \mathit{^{3}} a _{21} \mathit{^{3}} = - 8이고, a12a21a _{12} a _{21}이 실수이므로 a12a21=2a _{12} a _{21} = - 2 \cdots\cdotsA+BA + B의 모든 성분의 합이 1- 1이므로 a12+a21+2a12a21=1a _{12} + a _{21} + 2 a _{12} a _{21} = - 1 a12+a21=3a _{12} + a _{21} = 3 \cdots\cdots ㉡ ㉠, ㉡에서 a123+a213a _{12} \mathit{^{3}} + a _{21} \mathit{^{3}}=(a12+a21)33a12a21(a12+a21)= \left( a _{12} + a _{21} \right) ^{3} - 3 a _{12} a _{21} \left( a _{12} + a _{21} \right) =333×(2)×3=27+18=45= 3 ^{3} - 3 \times \left( - 2 \right) \times 3 = 27 + 18 = 45

태그

비슷한 문제 더 보기

← 전체 문제 목록으로