求解2×2矩阵(3 1; 1 -3)的50次方,可以采用多种方法。首先,观察该矩阵的幂次,例如A^10=[10 20; 20 10],这是一个2x2的矩阵。然后,通过乘法得到结果为一个列向量[10x3+20x(-1); 20x3+10x(-1)]=[10;50]。
另一种方法是寻找规律并使用归纳法证明。将矩阵A表示为B+C的形式,其中B、C可以交换,且B的幂次易于计算,C的低次幂等于0。此时A^k=(B+C)^k可以使用二项式公式展开。如果能将矩阵拆成两个矩阵之和,其中一个为单位阵或可对角化,则可以使用牛顿二项式展开。大部分题目中,拆分后牛顿二项式的第三项及以后都为0。
还可以采用特征值特征向量法。通常可以将矩阵拆分为两个矩阵的和,然后使用牛顿二项式展开。这种方法适用于大多数题目。例如,直接将A与自身相乘,寻找规律,再推广到N阶矩阵。
对于求一个m阶矩阵A的n次方的常用方法,可以直接利用二项式定理展开。如果A可以表示为一个对角矩阵与C的和,则可以直接通过A^n=(aE+C)^n用二项式定理展开。另一种方法是利用数学归纳法,先写出前几项A、A^2、A^3等,尝试寻找规律,再用数学归纳法证明结论。
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