JEE Main & Advanced Mathematics Determinants & Matrices Question Bank Self Evaluation Test - Matrices

  • question_answer
    Let \[A=\left[ \begin{matrix}    1 & 1 & 1  \\    1 & 1 & 1  \\    1 & 1 & 1  \\ \end{matrix} \right]\] be a square matrix of order 3. Then for any positive integer n, what is \[{{A}^{n}}\] equal to?

    A) A

    B) \[{{3}^{n}}A\]

    C) \[({{3}^{n-1}})A\]

    D) 3A

    Correct Answer: C

    Solution :

    [c] Given matrix is \[A=\left[ \begin{matrix}    1 & 1 & 1  \\    1 & 1 & 1  \\    1 & 1 & 1  \\ \end{matrix} \right]\] So, \[{{A}^{2}}\left[ \begin{matrix}    1 & 1 & 1  \\    1 & 1 & 1  \\    1 & 1 & 1  \\ \end{matrix} \right]\left[ \begin{matrix}    1 & 1 & 1  \\    1 & 1 & 1  \\    1 & 1 & 1  \\ \end{matrix} \right]\] \[=\left[ \begin{matrix}    3 & 3 & 3  \\    3 & 3 & 3  \\    3 & 3 & 3  \\ \end{matrix} \right]=3\left[ \begin{matrix}    1 & 1 & 1  \\    1 & 1 & 1  \\    1 & 1 & 1  \\ \end{matrix} \right]\] and \[{{A}^{3}}=3\left[ \begin{matrix}    1 & 1 & 1  \\    1 & 1 & 1  \\    1 & 1 & 1  \\ \end{matrix} \right]\left[ \begin{matrix}    1 & 1 & 1  \\    1 & 1 & 1  \\    1 & 1 & 1  \\ \end{matrix} \right]\]             \[=3\left[ \begin{matrix}    3 & 3 & 3  \\    3 & 3 & 3  \\    3 & 3 & 3  \\ \end{matrix} \right]=9\left[ \begin{matrix}    1 & 1 & 1  \\    1 & 1 & 1  \\    1 & 1 & 1  \\ \end{matrix} \right]={{3}^{2}}A\] Similarly \[{{A}^{4}}={{3}^{3}}A\]. Hence, \[{{A}^{n}}={{3}^{n-1}}A\]


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