Macht van een matrix
Vierkante matrices kunnen met zichzelf vemenigvuldigd worden. Net als bij getallen spreekt men van machtsverheffen: er ontstaat een macht van de matrix. Zo is:
- het kwadraat van
en
- (met factoren ) de -de macht van .
Gesloten vorm
Als de matrix diagonaliseerbaar is, kan er een gesloten vorm gevonden worden voor de -de macht van Dan geldt namelijk:
- ,
waarin een diagonaalmatrix is. De macht van een diagonaalmatrix is heel eenvoudig te bepalen, en:
- .
Voorbeeld
Bepaal de -de macht van de matrix
Alle elementen boven de diagonaal zijn gelijk aan 0 en de diagonaalelementen zijn alle verschillend, zodat de diagonaalelementen ook de eigenwaarden zijn. Voor een diagonaalvorm van kan men dus nemen:
De transformatie wordt bepaald door de eigenvectoren van Dit zijn: (0,0,1), (1,2,4) en (0,1,1), zodat:
Nu volgt:
Toepassing
Voor het bepalen van het getal in de rij van Fibonacci, hebben we de (n-1)-ste macht van de volgende matrix nodig:
Om de diagonaalvorm te vinden, berekenen we de eigenwaarden. Dit zijn de oplossingen van de karakteristieke vergelijking:
- ,
met oplossingen:
- .
De eigenvectoren bepalen de matrix:
We vinden dus:
Van deze matrix hebben we het element linksboven nodig. Dit levert: