FICHA MII-A1-P02

Potencias de una matriz: A⁴ = I

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TipoPrincipal Dificultad Puntos10 pts · a)2+2 + b)2 + c)4 Tiempo máx.25 min Media18 min Origen preguntaExamen oficial Verificación soluciónSolución del material De fuente real
Material necesario — Material: calculadora científica. No hace falta ningún formulario: las fórmulas necesarias están en «Teoría básica».
Prerrequisitos
  • Una matriz cuadrada A tiene inversa si y solo si |A| ≠ 0, y entonces A⁻¹ = (1/|A|)·(Adj A)ᵗ
  • Si Aᵏ = I, las potencias se repiten con periodo k: Aⁿ = A^(n mod k)
  • Aⁿ⁺ᵐ = Aⁿ·Aᵐ, y (Aᵃ)ᵇ = Aᵃᵇ

Se consideran las matrices A = (0 0 −1 ; 0 1 0 ; 1 0 0) e I = (1 0 0 ; 0 1 0 ; 0 0 1). Obtén razonadamente, escribiendo todos los pasos del razonamiento utilizado: Notación: en el texto las matrices se escriben por filas, separadas por «;». Por ejemplo, (1 2 ; 3 4) es la matriz de filas (1 2) y (3 4).

a La justificación de que A tiene matriz inversa y el cálculo de dicha inversa A⁻¹. [2+2]
b La justificación de que A⁴ = I. [2]
c El cálculo de las matrices A⁷, A³⁰ y A¹⁰⁰. [4]
Pistas progresivas
Teoría básica
  • Si |A| ≠ 0 existe A⁻¹ = (1/|A|)·(Adj A)ᵗ; si |A| = 0 no existe.
  • Si Aᵏ = I, entonces Aⁿ = Aʳ con r el resto de dividir n entre k.
  • A⁻¹ = Aᵏ⁻¹ cuando Aᵏ = I (porque A·Aᵏ⁻¹ = I).
Refuerzo
Libro — SM Revuela, Matemáticas II (LOMLOE) — Situación de aprendizaje 1.1 Matrices.
Cuadernillo — Tus apuntes de matrices (Material/Algebra/apuntes matrices, fotos IMG_2565 a IMG_2570).
Vídeo — ↗ — «»
Apartado a) — |A| = 1 ≠ 0, luego existe A⁻¹. Adjuntos y traspuesta dan A⁻¹ = (0 0 1 ; 0 1 0 ; −1 0 0).
Apartado b) — A² = (−1 0 0 ; 0 1 0 ; 0 0 −1) y A⁴ = A²·A² = (1 0 0 ; 0 1 0 ; 0 0 1) = I.
Apartado c) — A⁷ = A⁴·A³ = A³ = A²·A = A⁻¹ = (0 0 1 ; 0 1 0 ; −1 0 0). A³⁰ = (A⁴)⁷·A² = A² = (−1 0 0 ; 0 1 0 ; 0 0 −1). A¹⁰⁰ = (A⁴)²⁵ = I.