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encontrar una matriz $A_{n \times n}$ que satisfacen $A^{n}=0$ y $A^{n-1}\ne0$

Hago una pregunta para mi hermano. Acaba de empezar su curso de álgebra no hace mucho y tiene una pregunta en la que está atascado (acaba de empezar el curso así que todo su conocimiento está basado en matrices y sus propiedades).

Necesito encontrar una Matriz $A_{2x2} \not=0$ que satisface $A^2=0$ .

Además, necesito encontrar un Matrix $A_{3x3}$ que satisface $A^3=0$ y $A^2\not=0$ .

Al final tengo que generalizar el problema a $A_{n \times n}$ (encontrar una matriz $A_{n \times n}$ que satisfacen $A^{n}=0$ y $A^{n-1}\ne0$ ).

En la primera pregunta escribí $A$ como

\begin{bmatrix} a & b \\ c & d \end{bmatrix}

después de multiplicar $A$ con sí mismo descubrí que cada matriz $2x2$ en forma de

\begin{bmatrix} x & y \\ -\frac{x^2}{y} & -x \end{bmatrix}

cuando se multiplica por sí mismo es igual a cero.

En la segunda pregunta traté de hacer lo mismo pero se me hizo demasiado largo y pronto, así que pensé que estaba haciendo algo mal. $A$ son muy complicados de tratar (9 en total).

Me las arreglé para encontrar algunas matrices que satisfacen $A^3=0$ como

\begin{bmatrix} 0 & 1 & 1 \\ 0 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 0 \end{bmatrix}

pero sigo queriendo saber cómo debo encontrar las condiciones para que se produzca.

Sobre la tercera pregunta, supongo que tengo que terminar la segunda para empezar a pensar en la solución, pero todavía no veo por dónde debo empezar.

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VIVID Puntos 104

Prueba esto: $$A = \begin{bmatrix} \color{red}0 & 1 & 1 & ... & 1 \\ 0 & \color{red}0 & 1 & ... & 1 \\ ... & ... & ... & ... & ...\\ 0 & 0 & 0 & ... & 1 \\ 0 & 0 & 0 & ... & \color{red}0 \end{bmatrix} $$


Sólo para sentir lo que va a pasar: $$A^2 = \begin{bmatrix} 0 & 1 & 1 & ... & 1 \\ 0 & 0 & 1 & ... & 1 \\ ... & ... & ... & ... & ...\\ 0 & 0 & 0 & ... & 1 \\ 0 & 0 & 0 & ... & 0 \end{bmatrix}\begin{bmatrix} 0 & 1 & 1 & ... & 1 \\ 0 & 0 & 1 & ... & 1 \\ ... & ... & ... & ... & ...\\ 0 & 0 & 0 & ... & 1 \\ 0 & 0 & 0 & ... & 0 \end{bmatrix} $$$$= \begin{bmatrix} \color{red}0 & \color{blue}0 & 1 & 2& ... & n-1 \\ 0 & \color{red}0 & \color{blue}0 & 1& ... & n-2 \\ ... & ... & ...&... & ... & ...\\ 0 & 0 & 0 & 0& ... & \color{blue}0 \\ 0 & 0 & 0 & 0&... & \color{red}0 \end{bmatrix}$$ Cada vez que se eleve a otra potencia, las diagonales superiores comenzarán a desaparecer en consecuencia (en realidad, se puede encontrar una fórmula explícita para el $n^\text{th}$ potencia con bastante facilidad). Entonces, observe que $A^{n-1} \ne O$ pero $A^n = O$ .

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Rivers McForge Puntos 43

Si piensas en la primera parte en términos de transformación lineal, quieres un mapa $A: \Bbb{R}^2 \to \Bbb{R}^2$ para lo cual $A(A \vec{v}) = \vec{0}$ para cualquier vector $\vec{v}$ .

Una opción para esta transformación sería $$\langle x, y \rangle \mapsto \langle 0, x \rangle.$$ ¿Cuál sería la matriz de esta transformación?

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