На этой странице мы увидим, как вычислять степени матриц. Вы также найдете примеры и пошаговые решения упражнений на степени матриц, которые помогут вам в совершенстве понять это. Вы также узнаете, что такое n-я степень матрицы и как ее найти.
Как рассчитывается мощность матрицы?
Чтобы вычислить степень матрицы , необходимо умножить матрицу саму на себя столько раз, сколько говорит показатель степени. Например:
![]()
Следовательно, чтобы получить степень матрицы, нужно уметь решать умножение матриц . В противном случае вы не сможете рассчитать матрицу мощности.
Пример расчета мощности матрицы:

Следовательно, степень квадрата матрицы вычисляется путем умножения матрицы на саму себя. Аналогично, матрица в кубе равна квадрату самой матрицы. Аналогично, чтобы найти степень матрицы, возведенной до четырех, матрицу, возведенную до трех, необходимо умножить на саму матрицу. И так далее.
Существует важное свойство степени матрицы, которое вам следует знать: степень матрицы можно вычислить только тогда, когда она квадратная , то есть когда в ней такое же количество строк, как и столбцов.
Какова степень n матрицы?
Энная степень матрицы — это выражение, позволяющее легко вычислить любую степень матрицы.
Часто степени матриц подчиняются определенному шаблону . Следовательно, если мы сможем расшифровать последовательность, которой они следуют, мы сможем вычислить любую степень без необходимости выполнять все умножения.
Это означает, что мы можем найти формулу, которая дает нам n-ю степень матрицы без необходимости вычисления всех степеней.
Советы по обнаружению закономерности, за которой следуют силы:
- Четность показателя . Возможно, четные степени — это один путь, а нечетные — другой.
- Вариация знаков. Например, может быть так, что элементы четных степеней являются положительными, а элементы нечетных степеней — отрицательными, или наоборот.
- Повторение: повторяется ли одна и та же матрица каждое определенное количество степеней или нет.
- Мы также должны посмотреть, существует ли связь между показателем степени и элементами матрицы.
Пример расчета степени n матрицы:
- Быть

следующую матрицу, вычислите

И

.
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A = \begin{pmatrix} 1 & 1 \\[1.1ex] 1 & 1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-60016ce1c6799c93007526681fbf4894_l3.png)
Сначала вычислим несколько степеней матрицы
![]()
, чтобы попытаться угадать закономерность, которой следуют степени. Итак, мы рассчитываем
![]()
,
![]()
,
![]()
И
![]()

При расчете до
![]()
, мы видим, что степени матрицы
![]()
Они следуют закономерности: при каждом увеличении степени результат умножается на 2. Следовательно, все матрицы являются степенями 2:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^2= \begin{pmatrix} 2 & 2 \\[1.1ex] 2 & 2 \end{pmatrix} =\begin{pmatrix} 2^1 & 2^1 \\[1.1ex] 2^1 & 2^1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4ec7ee835cf9eda6a4f9d497e8baff79_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^3= \begin{pmatrix} 4 & 4 \\[1.1ex] 4 & 4 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 2^2 & 2^2 \\[1.1ex] 2^2 & 2^2 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-69c6ff0f4de92192584dadc4719167c7_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^4= \begin{pmatrix} 8 & 8 \\[1.1ex] 8 & 8 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 2^3 & 2^3 \\[1.1ex] 2^3 & 2^3 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f724a50b220b3026d53e40ee17870359_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^5= \begin{pmatrix} 16 & 16 \\[1.1ex] 16 & 16 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 2^4 & 2^4 \\[1.1ex] 2^4 & 2^4 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f5f08f7cc00465a6a098ce7d752aa66f_l3.png)
Таким образом, мы можем вывести формулу для n-й степени матрицы
![]()

И по этой формуле мы можем вычислить
![]()

Решены проблемы с питанием матрицы
Упражнение 1
Рассмотрим следующую матрицу размерности 2×2:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A=\begin{pmatrix} 1 & 2 \\[1.1ex] -1 & 1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-cdf81cf9fb956a144c7bda96a84ec7db_l3.png)
Рассчитать:
![]()
Чтобы вычислить степень матрицы, необходимо умножить матрицу один на один. Поэтому сначала рассчитаем
![]()
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^2= A \cdot A = \begin{pmatrix} 1 & 2 \\[1.1ex] -1 & 1 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 1 & 2 \\[1.1ex] -1 & 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -1 & 4 \\[1.1ex] -2 & -1\end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-24916b0b0e4431b0a2ee2b09875dc903_l3.png)
Теперь мы вычисляем
![]()
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^3= A^2 \cdot A = \begin{pmatrix} -1 & 4 \\[1.1ex] -2 & -1 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 1 & 2 \\[1.1ex] -1 & 1 \end{pmatrix} =\begin{pmatrix} -5 & 2 \\[1.1ex] -1 & -5 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-57f79bd420c0044c84a64b431035b8ea_l3.png)
И, наконец, мы вычисляем
![]()
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^4= A^3 \cdot A = \begin{pmatrix} -5 & 2 \\[1.1ex] -1 & -5 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 1 & 2 \\[1.1ex] -1 & 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} \bm{-7} & \bm{-8} \\[1.1ex] \bm{4} & \bm{-7} \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-bbc2ad8229ee141b323c9bbcc9df00fd_l3.png)
Упражнение 2
Рассмотрим следующую матрицу второго порядка:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 3 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-33db03560b5c28f45eef9aa293484603_l3.png)
Рассчитать:
![]()
![]()
это слишком большая степень, чтобы ее можно было вычислить вручную, поэтому степени матрицы должны следовать шаблону. Итак, давайте посчитаем
![]()
чтобы попытаться понять последовательность, которой они следуют:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^2= A \cdot A = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 3 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix}1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 9 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-cb9646cc984d754d2a618e6223e93cd3_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^3= A^2 \cdot A = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 9 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix}1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 27 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-22fdee28399b9115de98a214ba0c8473_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^4= A^3 \cdot A = \begin{pmatrix}1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 27 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix}1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 81 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-1a085a2338ce1e74885ca04bbd0011a7_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^5= A^4 \cdot A = \begin{pmatrix}1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 81 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix}1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 243 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-3dc357146829da8323a0755fa16a8ca8_l3.png)
Таким образом, мы видим закономерность, по которой следуют степени: в каждой степени все числа остаются одинаковыми, кроме элемента во втором столбце второй строки, который умножается на 3. Следовательно, все числа всегда остаются одинаковыми. и последний элемент представляет собой степень 3:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 3 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 3^1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a0bfa34768808832e0fd5d3f730eb27b_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^2=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 9 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 3^2 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f6e007f5ad5d38fd887d39f00bd2b9fc_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^3=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 27 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 3^3 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-585d8a00f418b50f60b4f95d87c5839c_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^4=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 81 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 3^4 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-dec6b9db4b59d9759adf85cee442cca3_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^5=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 243 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 3^5 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f7244b46950df4d9107cbdb7ad004e17_l3.png)
Итак, формула n-й степени матрицы
![]()
Восток:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^n=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 3^n\end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-beec2f1ed3e47902de0f25fe1901e294_l3.png)
И по этой формуле мы можем вычислить
![]()
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle\bm{A^{35}=}\begin{pmatrix} \bm{1} & \bm{0} \\[1.1ex] \bm{0} & \bm{3^{35}}\end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-aa3261646ca7bfa41f8ad46331a0af4b_l3.png)
Упражнение 3
Рассмотрим следующую матрицу 3×3:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A=\begin{pmatrix} 1 & \frac{1}{5} & \frac{1}{5} \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f11fe8a7dcd1e308faa0af24eee3f362_l3.png)
Рассчитать:
![]()
![]()
это слишком большая степень, чтобы ее можно было вычислить вручную, поэтому степени матрицы должны следовать шаблону. Итак, давайте посчитаем
![]()
чтобы попытаться понять последовательность, которой они следуют:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^2= A \cdot A = \begin{pmatrix} 1 & \frac{1}{5} & \frac{1}{5} \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix}1 & \frac{1}{5} & \frac{1}{5} \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 & \frac{2}{5} & \frac{2}{5} \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-acb15d7f461d11e3668bc0b96a1fdc06_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^3= A^2 \cdot A = \begin{pmatrix} 1 & \frac{2}{5} & \frac{2}{5} \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1\end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix}1 & \frac{1}{5} & \frac{1}{5} \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 & \frac{3}{5} & \frac{3}{5} \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f416625ded948830fa80799249c12608_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^4= A^3 \cdot A = \begin{pmatrix} 1 & \frac{3}{5} & \frac{3}{5} \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1\end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix}1 & \frac{1}{5} & \frac{1}{5} \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 & \frac{4}{5} & \frac{4}{5} \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a76fd60051b157f06c2a731ff575d1e5_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^5= A^4 \cdot A = \begin{pmatrix} 1 & \frac{4}{5} & \frac{4}{5} \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1\end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix}1 & \frac{1}{5} & \frac{1}{5} \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 & \frac{5}{5} & \frac{5}{5} \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-3409c7b8d82ffd21cc084a12405fce74_l3.png)
Таким образом, мы можем увидеть закономерность, по которой следуют степени: в каждой степени все числа остаются прежними, кроме дробей, которые увеличиваются на единицу в числителе:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A=\begin{pmatrix} 1 & \frac{1}{5} & \frac{1}{5} \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-86c72aa2b21e7a68bbebfe7af5daa420_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^2= \begin{pmatrix} 1 & \frac{2}{5} & \frac{2}{5} \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-ce805455e49bf018f8f22588391ac44c_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^3= \begin{pmatrix} 1 & \frac{3}{5} & \frac{3}{5} \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-bd5468ece9001274493687f3786b0af3_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^4= \begin{pmatrix} 1 & \frac{4}{5} & \frac{4}{5} \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-07fd0e03c0163b58fffbe0235009fd8e_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^5= \begin{pmatrix} 1 & \frac{5}{5} & \frac{5}{5} \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-5ea88723757d1f2d8d6de1ac2d3843c7_l3.png)
Итак, формула степени n-й матрицы
![]()
Восток:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^n= \begin{pmatrix} 1 & \frac{n}{5} & \frac{n}{5} \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-56308ff348d67ba1aba5816d85e9ee1c_l3.png)
И по этой формуле мы можем вычислить
![]()
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^{100}= \begin{pmatrix} 1 & \frac{100}{5} & \frac{100}{5} \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}= \begin{pmatrix} \bm{1} & \bm{20} & \bm{20} \\[1.1ex] \bm{0} & \bm{1} & \bm{0} \\[1.1ex] \bm{0} & \bm{0} & \bm{1} \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-5352f021f5ab30e999c57f978ff55ad6_l3.png)
Упражнение 4
Рассмотрим следующую матрицу размера 2×2:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A=\begin{pmatrix} 0 & -1 \\[1.1ex] 1 & 0 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4609248b534d656aa9495b58f42e343f_l3.png)
Рассчитать:
![]()
![]()
это слишком большая степень, чтобы ее можно было вычислить вручную, поэтому степени матрицы должны следовать шаблону. В этом случае необходимо рассчитать
![]()
чтобы знать последовательность, которой они следуют:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^2= A \cdot A = \begin{pmatrix} 0 & -1 \\[1.1ex] 1 & 0 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 0 & -1 \\[1.1ex] 1 & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -1 & 0 \\[1.1ex] 0 & -1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-c9a1fb4cf8bb75cf02d76a26054e6bfa_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^3= A^2 \cdot A = \begin{pmatrix} -1 & 0 \\[1.1ex] 0 & -1 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 0 & -1 \\[1.1ex] 1 & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\[1.1ex] -1 & 0 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-110c4b30c78811cafdd4234e128ed414_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^4= A^3 \cdot A = \begin{pmatrix}0 & 1 \\[1.1ex] -1 & 0 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 0 & -1 \\[1.1ex] 1 & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 1 \end{pmatrix} = \bm{I}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-2b1976bbdf3c1daa9d75497efc07975c_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^5= A^4 \cdot A = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 1\end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 0 & -1 \\[1.1ex] 1 & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0 & -1 \\[1.1ex] 1 & 0 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-e0266d832a2fc0a04c9f6582dc231d57_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^6= A^5 \cdot A = \begin{pmatrix} 0 & -1 \\[1.1ex] 1 & 0 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 0 & -1 \\[1.1ex] 1 & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -1 & 0 \\[1.1ex] 0 & -1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-21dea9844b7bfdb990bbb2bc955c866e_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^7= A^6 \cdot A = \begin{pmatrix} -1 & 0 \\[1.1ex] 0 & -1 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 0 & -1 \\[1.1ex] 1 & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\[1.1ex] -1 & 0 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-788e75a71c1dfe4a60f0e52960715efe_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^8= A^7 \cdot A = \begin{pmatrix}0 & 1 \\[1.1ex] -1 & 0 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 0 & -1 \\[1.1ex] 1 & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 1 \end{pmatrix} = \bm{I}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4947286a163847383e3735a508b0037d_l3.png)
С помощью этих вычислений мы видим, что каждые 4 степени мы получаем единичную матрицу. То есть в результате это даст нам тождественную матрицу степеней.
![]()
,
![]()
,
![]()
,
![]()
,… Итак, чтобы вычислить
![]()
мы должны разложить 201 на числа, кратные 4:

![]()
,Еще,
![]()
это будет 50 раз
![]()
и однажды
![]()
![]()
И откуда мы это знаем
![]()
это единичная матрица
![]()
![]()
![]()
Более того, единичная матрица, возведенная в любое число, дает единичную матрицу. Еще:
![]()
И, наконец, любая матрица, умноженная на единичную матрицу, дает ту же самую матрицу. ТАК:
![]()
За что
![]()
равно
![]()
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^{201}= A =\begin{pmatrix} \bm{0} & \bm{-1} \\[1.1ex] \bm{1} & \bm{0} \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-1214abe876a5aede8fbbce79009d5dbc_l3.png)
Упражнение 5
Рассмотрим следующую матрицу третьего порядка:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A=\begin{pmatrix} 3 & 4 & -1 \\[1.1ex] -2 & -3 & 1 \\[1.1ex] -2 & -3 & 0 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-b8f3ba8b2d15b622f99774be05aa2620_l3.png)
Рассчитать:
![]()
Очевидно, вычислим мощность матрицы
![]()
Это слишком объемное вычисление, чтобы его можно было выполнить вручную, поэтому степени матрицы должны следовать определенному шаблону. В этом случае необходимо рассчитать
![]()
чтобы знать последовательность, которой они следуют:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^2= A \cdot A = \begin{pmatrix}3 & 4 & -1 \\[1.1ex] -2 & -3 & 1 \\[1.1ex] -2 & -3 & 0 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 3 & 4 & -1 \\[1.1ex] -2 & -3 & 1 \\[1.1ex] -2 & -3 & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 3 & 3 & 1 \\[1.1ex] -2 & -2 & -1 \\[1.1ex] 0 & 1 & -1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4032b55d68a5615911a5b7c997b05e6f_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^3= A^2 \cdot A = \begin{pmatrix}3 & 3 & 1 \\[1.1ex] -2 & -2 & -1 \\[1.1ex] 0 & 1 & -1\end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 3 & 4 & -1 \\[1.1ex] -2 & -3 & 1 \\[1.1ex] -2 & -3 & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-8b5deef2a7728c5e82e1a1dafb1a939c_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^4= A^3 \cdot A = \begin{pmatrix}1 & 0 & 0 \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 3 & 4 & -1 \\[1.1ex] -2 & -3 & 1 \\[1.1ex] -2 & -3 & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 3 & 4 & -1 \\[1.1ex] -2 & -3 & 1 \\[1.1ex] -2 & -3 & 0 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f62e856d037138b2ead39b17ccebf96d_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^5= A^4 \cdot A = \begin{pmatrix}3 & 4 & -1 \\[1.1ex] -2 & -3 & 1 \\[1.1ex] -2 & -3 & 0 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 3 & 4 & -1 \\[1.1ex] -2 & -3 & 1 \\[1.1ex] -2 & -3 & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 3 & 3 & 1 \\[1.1ex] -2 & -2 & -1 \\[1.1ex] 0 & 1 & -1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-854da5c09b6662da46acb790afb6d01a_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^6= A^5 \cdot A = \begin{pmatrix}3 & 3 & 1 \\[1.1ex] -2 & -2 & -1 \\[1.1ex] 0 & 1 & -1\end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 3 & 4 & -1 \\[1.1ex] -2 & -3 & 1 \\[1.1ex] -2 & -3 & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\[1.1ex] 0 & 1 & 0 \\[1.1ex] 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-c9f804a1c129e18d105fb92254c971fa_l3.png)
С помощью этих вычислений мы видим, что каждые 3 степени мы получаем единичную матрицу. То есть в результате это даст нам тождественную матрицу степеней.
![]()
,
![]()
,
![]()
,
![]()
,… Чтобы посчитать
![]()
Нам необходимо разложить 62 на кратные 3:

![]()
,Еще,
![]()
это будет 20 раз
![]()
и однажды
![]()
![]()
И откуда мы это знаем
![]()
это единичная матрица
![]()
![]()
![]()
Более того, единичная матрица, возведенная в любое число, дает единичную матрицу. Еще:
![]()
Наконец, любая матрица, умноженная на единичную матрицу, дает ту же матрицу. Еще:
![]()
За что
![]()
будет равен
![]()
, для которого мы ранее вычислили результат:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A^{62}= A^2=\begin{pmatrix} \bm{3} & \bm{3} & \bm{1} \\[1.1ex] \bm{-2} & \bm{-2} & \bm{-1} \\[1.1ex] \bm{0} & \bm{1} & \bm{-1} \end{pmatrix}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-3f95e17aacde501ca1c28dbf14324f0b_l3.png)
Если вам пригодились эти упражнения на полномочия квадратных матриц, вы также можете найти решенные пошаговые упражнения на сложение и вычитание матриц , одну из наиболее часто используемых операций с матрицами.