Càlcul de la suma de potències d’una matriu

Càlcul de la suma de potències d’una matriu
30 de juny de 2025 No hi ha comentaris Àlgebra, Matemàtiques Oscar Alex Fernandez Mora

Donat que \( A = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 1 & 1 \end{pmatrix} \), trobar \( A + A^2 + A^3 \).

Per resoldre el problema, hem de calcular \( A + A^2 + A^3 \), on \( A = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 1 & 1 \end{pmatrix} \). Anem pas a pas:

Pas 1: Calcular \( A^2 \). Multipliquem la matriu \( A \) per ella mateixa:\[A^2 = A \cdot A = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 1 & 1 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 1 & 1 \end{pmatrix}\]Calculem cada element de la matriu resultant:

  • Element (1,1): \( 1 \cdot 1 + 0 \cdot 1 = 1 \)
  • Element (1,2): \( 1 \cdot 0 + 0 \cdot 1 = 0 \)
  • Element (2,1): \( 1 \cdot 1 + 1 \cdot 1 = 1 + 1 = 2 \)
  • Element (2,2): \( 1 \cdot 0 + 1 \cdot 1 = 0 + 1 = 1 \)

Per tant:\[A^2 = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 2 & 1 \end{pmatrix}\]

Pas 2: Calcular \( A^3 \). Ara multipliquem \( A^2 \) per \( A \):\[A^3 = A^2 \cdot A = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 2 & 1 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 1 & 1 \end{pmatrix}\]Calculem cada element:

  • Element (1,1): \( 1 \cdot 1 + 0 \cdot 1 = 1 \)
  • Element (1,2): \( 1 \cdot 0 + 0 \cdot 1 = 0 \)
  • Element (2,1): \( 2 \cdot 1 + 1 \cdot 1 = 2 + 1 = 3 \)
  • Element (2,2): \( 2 \cdot 0 + 1 \cdot 1 = 0 + 1 = 1 \)

Per tant:\[A^3 = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 3 & 1 \end{pmatrix}\]

Pas 3: Calcular \( A + A^2 + A^3 \). Sumem les matrius \( A \), \( A^2 \) i \( A^3 \):\[A + A^2 + A^3 = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 1 & 1 \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 2 & 1 \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 3 & 1 \end{pmatrix}\]Sumem element per element:

  • Element (1,1): \( 1 + 1 + 1 = 3 \)
  • Element (1,2): \( 0 + 0 + 0 = 0 \)
  • Element (2,1): \( 1 + 2 + 3 = 6 \)
  • Element (2,2): \( 1 + 1 + 1 = 3 \)

Per tant:\[A + A^2 + A^3 = \begin{pmatrix} 3 & 0 \\ 6 & 3 \end{pmatrix}\]

Resposta final:\[\boxed{\begin{pmatrix} 3 & 0 \\ 6 & 3 \end{pmatrix}}\]

Tags
Sobre l'autor
Oscar Alex Fernandez Mora Etern estudiant de la Rússia tsarista. Gran aficionat als destil·lats i als fermentats. Malaltís de llibres de la MIR i entusiasta del #LaTeX. Soci de l’ACBC. Important actiu del projecte Campana de Gauss www.campanadegauss.cat

Leave a reply

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *