Question Number 76361 by mathmax by abdo last updated on 26/Dec/19
$${let}\:{A}\:=\begin{pmatrix}{\mathrm{1}\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{1}}\\{\mathrm{1}\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{1}}\end{pmatrix} \\ $$$$\left.\mathrm{1}\right)\:{calculate}\:{A}^{{n}} \\ $$$$\left.\mathrm{2}\right)\:{find}\:{e}^{{A}} \:\:,{e}^{−{A}} \\ $$$$\left.\mathrm{3}\right)\:{find}\:{sinA}\:{and}\:{cosA} \\ $$$$\left.\mathrm{4}\right)\:{find}\:{ch}\left({A}\right)\:{and}\:{sh}\left({A}\right) \\ $$
Commented by mathmax by abdo last updated on 27/Dec/19
$${P}_{{c}} \left({x}\right)\:={det}\left({A}−{xI}\right)\:=\begin{vmatrix}{\mathrm{1}−{x}\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{1}}\\{\mathrm{1}\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{1}−{x}}\end{vmatrix}=\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{1} \\ $$$$=\left(\mathrm{1}−{x}−\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{1}−{x}+\mathrm{1}\right)\:=−{x}\left(\mathrm{2}−{x}\right)\:={x}\left({x}−\mathrm{2}\right)\:{so}\:{the}\:{proper}\:{values} \\ $$$${are}\:\lambda_{\mathrm{1}} =\mathrm{0}\:\:{and}\:\lambda_{\mathrm{2}} =\mathrm{2}\:\:{let}\:{divide}\:{x}^{{n}} \:{by}\:{P}_{{c}} \left({x}\right)\:\Rightarrow \\ $$$${x}^{{n}} ={Q}\left({x}\right){P}_{{c}} \left({x}\right)+{u}_{{n}} {x}\:+{v}_{{n}} \:\Rightarrow\mathrm{0}\:={v}_{{n}} \\ $$$$\mathrm{2}^{{n}} \:=\mathrm{2}{u}_{{n}} \:\Rightarrow{u}_{{n}} =\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} \:\:\:{we}\:{have}\:{A}^{{n}} ={u}_{{n}} \:{A}\:=\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} \begin{pmatrix}{\mathrm{1}\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{1}}\\{\mathrm{1}\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{1}}\end{pmatrix} \\ $$$$\Rightarrow\:{A}^{{n}} \:=\begin{pmatrix}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} \:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }\\{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} \:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }\end{pmatrix} \\ $$$$\left.\mathrm{2}\right)\:{e}^{{A}\:} =\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{{A}^{{n}} }{{n}!}\:=\begin{pmatrix}{\:\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }{{n}!}\:\:\:\:\:\:\:\:\:\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }{{n}!}}\\{\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }{{n}!}\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }{{n}!}}\end{pmatrix} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\begin{pmatrix}{{e}^{\mathrm{2}} \:\:\:\:\:\:\:\:{e}^{\mathrm{2}} }\\{{e}^{\mathrm{2}} \:\:\:\:\:\:\:\:{e}^{\mathrm{2}} }\end{pmatrix}\:\: \\ $$$${e}^{−{A}} \:=\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}!}\:{A}^{{n}} \:=\begin{pmatrix}{\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}!}\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} \:\:\:\:\:\:\:\:…}\\{…\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:…}\end{pmatrix} \\ $$$$=\begin{pmatrix}{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{e}^{−\mathrm{2}} \:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{e}^{−\mathrm{2}} }\\{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{e}^{−\mathrm{2}} \:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{e}^{−\mathrm{2}} }\end{pmatrix} \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$
Commented by mathmax by abdo last updated on 27/Dec/19
$$\left.\mathrm{3}\right)\:{sinA}\:=\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} \:{A}^{\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}} }{\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right)!}\:=\begin{pmatrix}{\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right)!}\mathrm{2}^{\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}−\mathrm{1}} \:\:\:\:\:\:…}\\{…\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:…}\end{pmatrix} \\ $$$$=\begin{pmatrix}{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{sin}\left(\mathrm{2}\right)\:\:\:\:\:\:\:\:\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{sin}\left(\mathrm{2}\right)}\\{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{sin}\left(\mathrm{2}\right)\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{sin}\left(\mathrm{2}\right)}\end{pmatrix} \\ $$$${cosA}\:=\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{\left(\mathrm{2}{n}\right)!}\:{A}^{\mathrm{2}{n}} \:\:=\begin{pmatrix}{\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{\left(\mathrm{2}{n}\right)!}\mathrm{2}^{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}} \:\:\:\:\:\:…}\\{…\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:…}\end{pmatrix} \\ $$$$=\begin{pmatrix}{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{cos}\left(\mathrm{2}\right)\:\:\:\:\:\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{cos}\left(\mathrm{2}\right)}\\{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{cos}\left(\mathrm{2}\right)\:\:\:\:\:\:\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{cos}\left(\mathrm{2}\right)}\end{pmatrix} \\ $$$$ \\ $$
Commented by mathmax by abdo last updated on 27/Dec/19
$$\left.\mathrm{4}\right)\:{sh}\left({A}\right)\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left({e}^{{A}} \:−{e}^{−{A}} \right)=…. \\ $$
Answered by john santu last updated on 27/Dec/19
$${A}^{{n}} =\begin{pmatrix}{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} \:\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }\\{\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} \:\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} }\end{pmatrix}\:=\mathrm{2}^{{n}−\mathrm{1}} \:\begin{pmatrix}{\mathrm{1}\:\mathrm{1}}\\{\mathrm{1}\:\mathrm{1}}\end{pmatrix} \\ $$