$$ \newcommand\bm[1]{\boldsymbol{#1}} \renewcommand\limsup{\varlimsup} \renewcommand\liminf{\varliminf} $$

$A$ を対角成分がすべて $0$ であるような $n$ 次の上三角行列とする. このとき, $A^n=0$ が成り立つことを証明せよ.

解答例 1

$$ A = \begin{bmatrix} 0 & * & * & * & * \\ & 0 & * & * & * \\ & & \ddots & * & * \\ & & & \ddots & * \\ & & & & 0 \end{bmatrix} $$ とおくと, \begin{align*} A^2 &= \begin{bmatrix} 0 & 0 & * & * & * \\ & 0 & 0 & * & * \\ & & \ddots & \ddots & * \\ & & & \ddots & 0 \\ & & & & 0 \end{bmatrix}, \quad A^3 = \begin{bmatrix} 0 & 0 & 0 & * & * \\ & 0 & 0 & \ddots & * \\ & & \ddots & \ddots & 0 \\ & & & \ddots & 0 \\ & & & & 0 \end{bmatrix}, \\ & \cdots\cdots \\ A^{n-1} &= \begin{bmatrix} 0 & 0 & \cdots & 0 & * \\ & 0 & 0 & \cdots & 0 \\ & & \ddots & \ddots & \vdots \\ & & & \ddots & 0 \\ & & & & 0 \end{bmatrix}, \quad A^n = O. \end{align*}

解答例 2

$\det(tE-A) = t^n$ なので, Hamilton-Cayley の定理により, $A^n=O$.

最終更新日:2011年11月02日

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