题目
Problem
Let A=(3101).
(a) Prove by mathematical induction that, for all positive integers n,
2An=(2×3n3n−102).
(5)
(b) Find, in terms of n, the inverse of An.
(2)
题目中文翻译
设 A=(3101)。
(a) 用数学归纳法证明,对于所有正整数 n,
2An=(2×3n3n−102).
(5)
(b) 求 An 的逆矩阵,用 n 表示。
(2)
原卷通用作答要求
Answer all questions. You should use a calculator where appropriate.
You must show all necessary working clearly; no marks will be given for unsupported answers from a calculator.
Give non-exact numerical answers correct to 3 significant figures, or 1 decimal place for angles in degrees, unless a different level of accuracy is specified in the question.
请回答所有题目。适当时应使用计算器。必须清楚展示所有必要的计算过程;仅给出计算器答案而没有过程,不予评分。除非题目另有精度要求,非精确数值答案保留 3 位有效数字,以度为单位的角度保留 1 位小数。
解答
(a)
解法一
思路
展开
先验n=1;归纳时将 2Ak 右乘 A,左下元素合并后正好是下一次幂的目标值。
答题过程
展开
For n=1,
2A==(6202)(2×3131−102),
so the statement holds.
Assume it holds for some positive integer k, so
2Ak=(2×3k3k−102).
Then
2Ak+1====(2Ak)A(2×3k3k−102)(3101)(2×3k+13(3k−1)+202)(2×3k+13k+1−102).
This is the required expression for n=k+1. Since it holds for n=1 and truth for n=k implies truth for n=k+1, the result follows by induction for all positive integers n.
(b)
解法一
思路
展开
先把上一问除以2得到A的n次幂,再用两行两列矩阵的逆公式。注意常数2在取逆前后的不同位置。
答题过程
展开
By (a),
An=(3n(3n−1)/201).
Its determinant is
det(An)=3n=0.
Therefore
(An)−1=3−n(1(1−3n)/203n).