『行列の問題』解答


◆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。


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