[行列解析1.3.P36]

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。


参考:Matrix Analysis:Second Edition ISBN 0-521-30587-X.(当サイトは公式と無関係です)

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