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用相似理论求An的表达式-张宇线代9讲

【摘要】:的表达式.其中,令=(λ-2)(λ-3)=0,得λ1=2,λ2=3.对于λ1=2,x=0,即,得基础解系对于λ2=3,x=0,即,得基础解系

(与第8讲综合,考生需学习相关知识后再研读此点)

若A~B,即P-1AP=B,则A=PBP-1,An=PBnP-1.

见例3.7.

若A~Λ,即P-1AP=Λ,则A=PΛP-1,An=PΛnP-1.

见例3.8,例3.9.

例3.1 设,则A10=________.

【解】应填

例3.2 设,则A11=________.

【解】应填

试算A2,找规律,则

【注】(1)对于,若a+d=0,且a2+bc=1,则A2=E.

(2)在第8讲会知道,满足A2=E 的实矩阵A 均可相似对角化.

例3.3 设

【解】应填

故A9=(A24A=A4A=(A22A=A2A=A2=A=

【注】在第8讲会知道,满足A2=A的实矩阵A 均可相似对角化.

例3.4 设,则A13=________.

【解】应填

试算A2,找规律,由于,则=E,故

例3.5 设,则A10=________.

【解】应填

记A=E+B,其中,故

【注】因A不可相似对角化,故不能用An=PΛnP-1求An.(www.chuimin.cn)

例3.6 设

则B3AC5=________.

【解】应填

B3A是将A 的第1行的(-1)倍加到第2行,重复3次,故,B3AC5是将B3A的第1列与第2列互换,重复5次,即只互换1次,故

例3.7 设A,B,C均是3阶矩阵,满足AB=B2-BC,其中,则A5=________.

【解】应填

,故B可逆,则由AB=B2-BC=B(B-C),得A=B(B-C)B-1,于是

例3.8 设,a,b,c为互异的实数,计算An.

【解】记,其中,则

令|λE-B|=0,即(λ-a)(λ-b)(λ-c)=0,得λ1=a,λ2=b,λ3=c.

对于λ1=a,由(aE-B)x=0,即=0,得基础解系ξ1=[1,0,0]T

对于λ3=c,由(cE-B)x=0,即=0,得基础解系ξ3=[0,-1,1]T.

令P=[ξ1,ξ2,ξ3],则P-1BP=Λ=,于是B=PΛP-1,则

,故

例3.9 已知两个数列{an},{bn},满足

a1=1,b1=-1,an=an-1+2bn-1,bn=-an-1+4bn-1

求an,bn,n=1,2,…的表达式.

其中,令=(λ-2)(λ-3)=0,得λ1=2,λ2=3.

对于λ1=2,(2E-A)x=0,即,得基础解系

对于λ2=3,(3E-A)x=0,即,得基础解系