Pregunta
upstudy study bank question image url

Найти значение матричного многочлена \( f(\mathrm{~A}) \), если. \( f(x)=-2 x^{3}-3 x^{2}+x-3, A=\left(\begin{array}{cc}3 & -2 \\ 4 & 2\end{array}\right) \)

Ask by Kelley Dickson. in Russia
Jan 23,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

Responder

\( f(\mathrm{A}) = \begin{pmatrix} 71 & 72 \\ -144 & 107 \end{pmatrix} \)

Solución

Для нахождения значения матричного многочлена \( f(\mathrm{A}) = -2\mathrm{A}^3 - 3\mathrm{A}^2 + \mathrm{A} - 3\mathrm{I} \), где \[ \mathrm{A} = \begin{pmatrix} 3 & -2 \\ 4 & 2 \end{pmatrix}, \] используем теорему Кэли-Гамильтона. 1. **Найдем характеристический многочлен матрицы A:** \[ \det(\mathrm{A} - \lambda \mathrm{I}) = (3 - \lambda)(2 - \lambda) - (-2)(4) = \lambda^2 - 5\lambda + 14. \] Таким образом, по теореме Кэли-Гамильтона имеем: \[ \mathrm{A}^2 = 5\mathrm{A} - 14\mathrm{I}. \] 2. **Вычислим \(\mathrm{A}^3\):** \[ \mathrm{A}^3 = \mathrm{A} \cdot \mathrm{A}^2 = \mathrm{A}(5\mathrm{A} - 14\mathrm{I}) = 11\mathrm{A} - 70\mathrm{I}. \] 3. **Подставим найденные выражения в многочлен \(f(\mathrm{A})\):** \[ f(\mathrm{A}) = -2(11\mathrm{A} - 70\mathrm{I}) - 3(5\mathrm{A} - 14\mathrm{I}) + \mathrm{A} - 3\mathrm{I} = -36\mathrm{A} + 179\mathrm{I}. \] 4. **Вычислим итоговую матрицу:** \[ -36\mathrm{A} + 179\mathrm{I} = -36 \begin{pmatrix} 3 & -2 \\ 4 & 2 \end{pmatrix} + 179 \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 71 & 72 \\ -144 & 107 \end{pmatrix}. \] **Ответ:** \[ f(\mathrm{A}) = \begin{pmatrix} 71 & 72 \\ -144 & 107 \end{pmatrix} \]

Revisado y aprobado por el equipo de tutoría de UpStudy

error msg
Explicar
Simplifique esta solución

The Deep Dive

Чтобы найти значение матричного многочлена \( f(\mathrm{A}) \), нужно сначала подставить матрицу \( A \) в многочлен \( f(x) \). Для этого вычислим последовательно \( A^2 \) и \( A^3 \). 1. Вычислим \( A^2 \): \[ A^2 = A \cdot A = \begin{pmatrix} 3 & -2 \\ 4 & 2 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 3 & -2 \\ 4 & 2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 3 \cdot 3 + (-2) \cdot 4 & 3 \cdot (-2) + (-2) \cdot 2 \\ 4 \cdot 3 + 2 \cdot 4 & 4 \cdot (-2) + 2 \cdot 2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 9 - 8 & -6 - 4 \\ 12 + 8 & -8 + 4 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 & -10 \\ 20 & -4 \end{pmatrix} \] 2. Теперь вычислим \( A^3 \): \[ A^3 = A^2 \cdot A = \begin{pmatrix} 1 & -10 \\ 20 & -4 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 3 & -2 \\ 4 & 2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 \cdot 3 + (-10) \cdot 4 & 1 \cdot (-2) + (-10) \cdot 2 \\ 20 \cdot 3 + (-4) \cdot 4 & 20 \cdot (-2) + (-4) \cdot 2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 3 - 40 & -2 - 20 \\ 60 - 16 & -40 - 8 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -37 & -22 \\ 44 & -48 \end{pmatrix} \] Теперь подставим \( A \), \( A^2 \) и \( A^3 \) в многочлен \( f(A) = -2A^3 - 3A^2 + A - 3I \), где \( I \) – единичная матрица размерности 2. 3. Вычислим \( -2A^3 \): \[ -2A^3 = -2 \begin{pmatrix} -37 & -22 \\ 44 & -48 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 74 & 44 \\ -88 & 96 \end{pmatrix} \] 4. Вычислим \( -3A^2 \): \[ -3A^2 = -3 \begin{pmatrix} 1 & -10 \\ 20 & -4 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -3 & 30 \\ -60 & 12 \end{pmatrix} \] 5. Вычислим \( A \): \[ A = \begin{pmatrix} 3 & -2 \\ 4 & 2 \end{pmatrix} \] 6. Вычислим \( -3I \), где \( I = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix} \): \[ -3I = -3 \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -3 & 0 \\ 0 & -3 \end{pmatrix} \] Теперь складываем все матрицы, чтобы найти \( f(A) \): \[ f(A) = -2A^3 - 3A^2 + A - 3I = \begin{pmatrix} 74 & 44 \\ -88 & 96 \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} -3 & 30 \\ -60 & 12 \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} 3 & -2 \\ 4 & 2 \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} -3 & 0 \\ 0 & -3 \end{pmatrix} \] Теперь вычислим сумму: \[ = \begin{pmatrix} 74 - 3 + 3 - 3 &

¡Prueba Premium ahora!
¡Prueba Premium y hazle a Thoth AI preguntas de matemáticas ilimitadas ahora!
Quizas mas tarde Hazte Premium
Estudiar puede ser una verdadera lucha
¿Por qué no estudiarlo en UpStudy?
Seleccione su plan a continuación
Prima

Puedes disfrutar

Empieza ahora
  • Explicaciones paso a paso
  • Tutores expertos en vivo 24/7
  • Número ilimitado de preguntas
  • Sin interrupciones
  • Acceso completo a Respuesta y Solución
  • Acceso completo al chat de PDF, al chat de UpStudy y al chat de navegación
Básico

Totalmente gratis pero limitado

  • Solución limitada
Bienvenido a ¡Estudia ahora!
Inicie sesión para continuar con el recorrido de Thoth AI Chat
Continuar con correo electrónico
O continuar con
Al hacer clic en "Iniciar sesión", acepta nuestros términos y condiciones. Términos de Uso & Política de privacidad