山梨大学 医工農学総合教育部 工学専攻 機械工学コース 2022年7月実施 前期募集 数学 問1
Author
祭音Myyura (Based on Miyake's answer refined with GPT 6 Astra)
Description
問1 次に示す 3 × 3 3\times3 3 × 3 行列 A , X A,X A , X がある。ここで λ \lambda λ と a , b , c , d , e , f , g , h , i a,b,c,d,e,f,g,h,i a , b , c , d , e , f , g , h , i は実数である。A X = X A AX=XA A X = X A を満たすとき、a , b , c , d , e , f , g , h , i a,b,c,d,e,f,g,h,i a , b , c , d , e , f , g , h , i の中から0になるものを全て答えよ。
Problem 1 Let A A A and X X X be 3 × 3 3\times3 3 × 3 matrices
A = ( λ 0 1 0 λ 0 1 1 λ ) , X = ( a b c d e f g h i ) A=\begin{pmatrix}\lambda&0&1\\0&\lambda&0\\1&1&\lambda\end{pmatrix},\qquad
X=\begin{pmatrix}a&b&c\\d&e&f\\g&h&i\end{pmatrix} A = λ 0 1 0 λ 1 1 0 λ , X = a d g b e h c f i
where λ \lambda λ and a , b , c , d , e , f , g , h , i a,b,c,d,e,f,g,h,i a , b , c , d , e , f , g , h , i are real numbers.
Choose all entries, from a , b , c , d , e , f , g , h , i a,b,c,d,e,f,g,h,i a , b , c , d , e , f , g , h , i , that will be zero, in case the matrix multiplication is commutative such that A X = X A AX=XA A X = X A .
题目描述
问1 给定两个 3 × 3 3\times3 3 × 3 矩阵
A = ( λ 0 1 0 λ 0 1 1 λ ) , X = ( a b c d e f g h i ) , A=\begin{pmatrix}\lambda&0&1\\0&\lambda&0\\1&1&\lambda\end{pmatrix},\qquad
X=\begin{pmatrix}a&b&c\\d&e&f\\g&h&i\end{pmatrix}, A = λ 0 1 0 λ 1 1 0 λ , X = a d g b e h c f i ,
其中 λ \lambda λ 与 a , b , c , d , e , f , g , h , i a,b,c,d,e,f,g,h,i a , b , c , d , e , f , g , h , i 均为实数。当 A X = X A AX=XA A X = X A 时,找出 a , b , c , d , e , f , g , h , i a,b,c,d,e,f,g,h,i a , b , c , d , e , f , g , h , i 中所有必定为0的元素。
Kai
A = λ I + N A=\lambda I+N A = λ I + N とおけば、A X = X A AX=XA A X = X A は N X = X N NX=XN NX = XN と同値である。
N X − X N = ( g − c h − c i − a − f − f − d a + d − i b + e − i c + f − g ) . NX-XN=\begin{pmatrix}
g-c&h-c&i-a\\
-f&-f&-d\\
a+d-i&b+e-i&c+f-g
\end{pmatrix}. NX − XN = g − c − f a + d − i h − c − f b + e − i i − a − d c + f − g .
したがって
d = f = 0 , g = h = c , i = a , e = a − b . d=f=0,\qquad g=h=c,\qquad i=a,\qquad e=a-b. d = f = 0 , g = h = c , i = a , e = a − b .
a , b , c a,b,c a , b , c は自由に選べるので、必ず 0 0 0 となる成分は d , f \boxed{d,f} d , f のみである。
Reference