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富山大学 国立 富山大学 2014年 第3問
実数を成分とする$2$次の正方行列$A=\left( \begin{array}{cc}
a & b \\
c & d
\end{array} \right)$に対して,$T(A)=a+d$,$\Delta(A)=ad-bc$と定める.このとき,次の問いに答えよ.ただし,$E=\left( \begin{array}{cc}
1 & 0 \\
0 & 1
\end{array} \right)$,$O=\left( \begin{array}{cc}
0 & 0 \\
0 & 0
\end{array} \right)$とする.

(1)等式$A^2-T(A)A+\Delta(A)E=O$が成り立つこと(ハミルトン・ケーリーの定理)を示せ.
(2)実数を成分とする$2$次の正方行列$X,\ Y$が$XY-YX=\left( \begin{array}{cc}
0 & 1 \\
1 & 0
\end{array} \right)$を満たすとし,$\alpha=T(X)$,$\beta=\Delta(X)$とおく.

(i) $X^2Y-YX^2$を$\alpha$を用いて表せ.
(ii) $(X^2Y-YX^2)^2=E$,$X^4+X^2+E=O$が成り立つとき,$\alpha,\ \beta$の値を求めよ.
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「ハミルトン」とは・・・

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