1.3.問題36
1.3.P36
\(A, B \in M_n\) とし、\(n \geq 2\) と仮定する。
\(A\) と \(B\) によって生成される代数(\(\mathcal{A}(A,B)\) と表す)は、\(A\) と \(B\) に関するすべての「単語」の集合の張る部分空間である(2.2.5参照)。
(a) \(A\) と \(B\) が共通の固有ベクトルをもたないならば、\(\mathcal{A}(A,B) = M_n\) であることを説明せよ。
(b) 次を考える:
A = \begin{bmatrix} 0 & 0 \\ 1 & 0 \end{bmatrix}, \quad B = A^T = \begin{bmatrix} 0 & 1 \\ 0 & 0 \end{bmatrix}
\(A\) と \(B\) が共通の固有ベクトルをもたないことを示し、したがって \(\mathcal{A}(A,B) = M_2\) であることを導け。
さらに、\(M_2\) の基底を \(A\) と \(B\) に関する「単語」で構成することで、直接的に証明せよ。
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