求这个矩阵的 5 次方?可不能真的直接乘 5 次哦

一、题目题目 - 荒原之梦

已知 $\boldsymbol{A}=\left[\begin{array}{llll}1 & 1 & 0 & 0 \\ 2 & 2 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 2\end{array}\right]$, 则 $\boldsymbol{A}^{5} = ?$

难度评级:

二、解析 解析 - 荒原之梦

本题用到的基础知识:

  1. 矩阵 n 次幂的三大计算公式

由题可知:

$$
A^{5}=\left[\begin{array}{llll}1 & 1 & 0 & 0 \\ 2 & 2 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 2\end{array}\right]^{5}.
$$

若令:

$$
B = \left[\begin{array}{ll}1 & 1 \\ 2 & 2\end{array}\right]
$$

$$
C = \left[\begin{array}{ll}1 & 0 \\ 0 & 2\end{array}\right]
$$

则:

$$
A^{5}=\left[\begin{array}{llll}B^{5} & & 0 & 0 \\ & & 0 & 0 \\ 0 & 0 & & \\ 0 & 0 & & C^{5}\end{array}\right]^{5}.
$$

又:

$$
r\left[\begin{array}{ll}1 & 1 \\ 2 & 2\end{array}\right] \Rightarrow 1 \Rightarrow
$$

$$
\left[\begin{array}{ll}1 & 1 \\ 2 & 2\end{array}\right]^{5} = (1+2)^{5-1} \cdot\left[\begin{array}{ll}1 & 1 \\ 2 & 2\end{array}\right] =
$$

$$
3^{4}\left[\begin{array}{ll}1 & 1 \\ 2 & 2\end{array}\right] = \left[\begin{array}{cc}3^{4} & 3^{4} \\ 2 \cdot 3^{4} & 2 \cdot 3^{4}\end{array}\right].
$$

且:

$$
{\left[\begin{array}{ll}1 & 0 \\ 0 & 2\end{array}\right]^{5} \Rightarrow\left[\begin{array}{ll}1 & 0 \\ 0 & 2^{5}\end{array}\right]}.
$$

综上可知:

$$
A^{5}=\left[\begin{array}{cccc}3^{4} & 3^{4} & 0 & 0 \\ 2 \cdot 3^{4} & 2 \cdot 3^{4} & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 2^{5}\end{array}\right]
$$


荒原之梦考研数学思维导图
荒原之梦考研数学思维导图

高等数学箭头 - 荒原之梦

涵盖高等数学基础概念、解题技巧等内容,图文并茂,计算过程清晰严谨。

线性代数箭头 - 荒原之梦

以独特的视角解析线性代数,让繁复的知识变得直观明了。

特别专题箭头 - 荒原之梦

通过专题的形式对数学知识结构做必要的补充,使所学知识更加连贯坚实。

荒原之梦考研数学网 | 让考场上没有难做的数学题!

荒原之梦网全部内容均为原创,提供了涵盖考研数学基础知识、考研数学真题、考研数学练习题和计算机科学等方面,大量精心研发的学习资源。

意见反馈 | 内容纠错 | 微信 | QQ | 公众号 | 知乎 | 微博 | 博客园 |CSDN | B 站 | 电子邮件
豫 ICP 备 17023611 号-1 | 公网安备 - 荒原之梦 豫公网安备 41142502000132 号 | SiteMap
Copyright © 2017-2024 ZhaoKaifeng.com 版权所有 All Rights Reserved.

Copyright © 2024   zhaokaifeng.com   All Rights Reserved.
豫ICP备17023611号-1
 豫公网安备41142502000132号

荒原之梦 自豪地采用WordPress