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凱萊哈密頓定理應用

(1)

 首先,根據特徵值方程,直接求出三個特徵值0,-1,-2

這個值也可以通過tr(A)=-3和det(A)=0才出來

如果用相似變換,因為不是實對稱矩陣,需要計算特徵向量和逆矩陣,這個計算量比較大的,

由凱萊哈密頓定理,必有A^3+3A^2+2A=0

考慮構造如下函式

x^{99}=f(x)(x^3+3x^2+2x)+ax^2+bx+c

f(x)是一個多項式函式,令x=-1以及x=-2,x=0有c=0

-1 = a-b,-2^99 = 4a-2b,a=-2^98+1,b=-2^98

因為右邊第一項必為0

所以A^{99}=aA^2+bA

矩陣乘法可以使用分塊矩陣乘法技巧,有兩個零元,此時計算量已經降低到最低

(2)注意,這裡B矩陣不一定可逆,不能直接推出B=A,如果B=A,B不可逆,矛盾

B^100=B^99A

B^99 = B^98A...B^100=B^98A^2->B^100 = BA^99

所以B^100就可以用B表示出來。

對於三階矩陣求逆問題,使用凱萊哈密頓定理,可以將矩陣求逆,變為算一次矩陣乘法加一次矩陣加法,矩陣乘法可以運用分塊計算。