यदि $A = \left[\begin{array}{lll} 1 & 0 & 2 \\ 0 & 2 & 1 \\ 2 & 0 & 3 \end{array}\right]$ है तो सिद्ध कीजिए कि $A^{3 }- 6A^{2 }+ 7A + 2I = 0$
Exercise-3.2-16
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यहाँ, $A^2 = A \times A = \left[\begin{array}{lll}1 & 0 & 2 \\ 0 & 2 & 1 \\ 2 & 0 & 3\end{array}\right]\left[\begin{array}{lll}1 & 0 & 2 \\ 0 & 2 & 1 \\ 2 & 0 & 3\end{array}\right]$
$= \left[\begin{array}{lll} 1+0+4 & 0+0+0 & 2+0+6 \\ 0+0+2 & 0+4+0 & 0+2+3 \\ 2+0+6 & 0+0+0 & 4+0+9 \end{array}\right] = \left[\begin{array}{ccc} 5 & 0 & 8 \\ 2 & 4 & 5 \\ 8 & 0 & 13 \end{array}\right] $
$A^3 = A^2 \times A = \left[\begin{array}{ccc} 5 & 0 & 8 \\ 2 & 4 & 5 \\ 8 & 0 & 13 \end{array}\right] \left[\begin{array}{lll}1 & 0 & 2 \\ 0 & 2 & 1 \\ 2 & 0 & 3\end{array}\right]$
$= \left[\begin{array}{rrr} 5+0+16 & 0+0+0 & 10+0+24 \\ 2+0+10 & 0+8+0 & 4+4+15 \\ 8+0+26 & 0+0+0 & 16+0+39 \end{array}\right] = \left[\begin{array}{lll} 21 & 0 & 34 \\ 12 & 8 & 23 \\ 34 & 0 & 55 \end{array}\right]$
$\therefore A^{3 }- 6A^{2 }+ 7A + 2I = \left[\begin{array}{ccc} 21 & 0 & 34 \\ 12 & 8 & 23 \\ 34 & 0 & 55 \end{array}\right] - 6\left[\begin{array}{ccc} 5 & 0 & 8 \\ 2 & 4 & 5 \\ 8 & 0 & 13 \end{array}\right] + 7\left[\begin{array}{ccc} 1 & 0 & 2 \\ 0 & 2 & 1 \\ 2 & 0 & 3 \end{array}\right]+ 2 \left[\begin{array}{lll} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{array}\right]$
$=\left[\begin{array}{lll} 21 & 0 & 34 \\ 12 & 8 & 23 \\ 34 & 0 & 55 \end{array}\right] - \left[\begin{array}{ccc} 30 & 0 & 48 \\ 12 & 24 & 30 \\ 48 & 0 & 78 \end{array}\right] + \left[\begin{array}{ccr} 7 & 0 & 14 \\ 0 & 14 & 7 \\ 14 & 0 & 21 \end{array}\right]+ \left[\begin{array}{lll} 2 & 0 & 0 \\ 0 & 2 & 0 \\ 0 & 0 & 2 \end{array}\right] $
$= \left[\begin{array}{ccc} 21-30+7+2 & 0-0+0+0 & 34-48+14+0 \\ 12-12+0+0 & 8-24+14+2 & 23-30+7+0 \\ 34-48+14+0 & 0-0+0+0 & 55-78+21+2 \end{array}\right] = \left[\begin{array}{lll} 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \end{array}\right] = 0$
$= \left[\begin{array}{lll} 1+0+4 & 0+0+0 & 2+0+6 \\ 0+0+2 & 0+4+0 & 0+2+3 \\ 2+0+6 & 0+0+0 & 4+0+9 \end{array}\right] = \left[\begin{array}{ccc} 5 & 0 & 8 \\ 2 & 4 & 5 \\ 8 & 0 & 13 \end{array}\right] $
$A^3 = A^2 \times A = \left[\begin{array}{ccc} 5 & 0 & 8 \\ 2 & 4 & 5 \\ 8 & 0 & 13 \end{array}\right] \left[\begin{array}{lll}1 & 0 & 2 \\ 0 & 2 & 1 \\ 2 & 0 & 3\end{array}\right]$
$= \left[\begin{array}{rrr} 5+0+16 & 0+0+0 & 10+0+24 \\ 2+0+10 & 0+8+0 & 4+4+15 \\ 8+0+26 & 0+0+0 & 16+0+39 \end{array}\right] = \left[\begin{array}{lll} 21 & 0 & 34 \\ 12 & 8 & 23 \\ 34 & 0 & 55 \end{array}\right]$
$\therefore A^{3 }- 6A^{2 }+ 7A + 2I = \left[\begin{array}{ccc} 21 & 0 & 34 \\ 12 & 8 & 23 \\ 34 & 0 & 55 \end{array}\right] - 6\left[\begin{array}{ccc} 5 & 0 & 8 \\ 2 & 4 & 5 \\ 8 & 0 & 13 \end{array}\right] + 7\left[\begin{array}{ccc} 1 & 0 & 2 \\ 0 & 2 & 1 \\ 2 & 0 & 3 \end{array}\right]+ 2 \left[\begin{array}{lll} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{array}\right]$
$=\left[\begin{array}{lll} 21 & 0 & 34 \\ 12 & 8 & 23 \\ 34 & 0 & 55 \end{array}\right] - \left[\begin{array}{ccc} 30 & 0 & 48 \\ 12 & 24 & 30 \\ 48 & 0 & 78 \end{array}\right] + \left[\begin{array}{ccr} 7 & 0 & 14 \\ 0 & 14 & 7 \\ 14 & 0 & 21 \end{array}\right]+ \left[\begin{array}{lll} 2 & 0 & 0 \\ 0 & 2 & 0 \\ 0 & 0 & 2 \end{array}\right] $
$= \left[\begin{array}{ccc} 21-30+7+2 & 0-0+0+0 & 34-48+14+0 \\ 12-12+0+0 & 8-24+14+2 & 23-30+7+0 \\ 34-48+14+0 & 0-0+0+0 & 55-78+21+2 \end{array}\right] = \left[\begin{array}{lll} 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \end{array}\right] = 0$
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