跳到主要内容

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 3×33\times3 行列 A,XA,X がある。ここで λ\lambda と a,b,c,d,e,f,g,h,ia,b,c,d,e,f,g,h,i は実数である。AX=XAAX=XA を満たすとき、a,b,c,d,e,f,g,h,ia,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 AA and XX be 3×33\times3 matrices

A=(λ010λ011λ),X=(abcdefghi)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}

where λ\lambda and a,b,c,d,e,f,g,h,ia,b,c,d,e,f,g,h,i are real numbers. Choose all entries, from a,b,c,d,e,f,g,h,ia,b,c,d,e,f,g,h,i, that will be zero, in case the matrix multiplication is commutative such that AX=XAAX=XA.

题目描述​

问1 给定两个 3×33\times3 矩阵

A=(λ010λ011λ),X=(abcdefghi),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},

其中 λ\lambda 与 a,b,c,d,e,f,g,h,ia,b,c,d,e,f,g,h,i 均为实数。当 AX=XAAX=XA 时,找出 a,b,c,d,e,f,g,h,ia,b,c,d,e,f,g,h,i 中所有必定为0的元素。

Kai​

A=λI+NA=\lambda I+N とおけば、AX=XAAX=XA は NX=XNNX=XN と同値である。

NX−XN=(g−ch−ci−a−f−f−da+d−ib+e−ic+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}.

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.

a,b,ca,b,c は自由に選べるので、必ず 00 となる成分は d,f\boxed{d,f} のみである。

Reference​