◆愛知県 Y.M.Ojisan さんからの解答。
【Sの性質】
a,bを任意のn次正方行列とするとき、Sが
(1) S(a+b)=S(a)+S(b)
(2) S(ka) =k×S(a) kは実数
(3) S(I) =n Iは単位行列。
の性質を持つことは明らか。
【解答】
視察により B=−A+nI とおけば、(1)(2)(3)により
1.
S(A)+S(B)
=S(A)−S(A)+S(I)×n
=n2
2.
S(AB)− S(BA)
=−S(A2)+nS(A)+S(A2)−nS(A)
=0
3.
S(A2)− S(B2)
=S(A2)−S(A2−2nA+n2I)
=2nS(A)−n3
=n{2S(A)−n2}
S(A)− S(B)
=S(A)+S(A)−S(I)×n
=2S(A)−n2
よって、
S(A2)− S(B2)=n{S(A)− S(B)}
以上 1.2.3.の性質を満足する。
即ち、Bの存在が証明された。