Pessoal  segue abaixo um problema que achei muito interessante e a forma como fiz pra resolve-lo, gostaria de saber se alguem conhece uma solu��o mais simples.
 Seja A uma matriz quadrada  n x n tal que  3A^3=A^2+ A + I  prove que  ( A^k)  converge para  B  tal que   B^2=B .   k   � numero   natural.
Solu��o:
Seja  p(x) =3x^3-x^2-x-1   .   Vamos considerar 2 casos:
i)                    A � uma matriz real .

Observe que  P(x) =( x-1) ( 3x^2+2x+1), como A � matriz real  e  P(A)=0  ent�o  A =I = matriz identidade e da� � imediato que   lim ( A^k) =I =B   e   B^2=B

ii)                   A � uma matriz complexa

Seja  q(x)  o polin�mio m�nimo de A ,  ent�o  q(A)=0  e  q(x)  pode  ser um dos seguintes polin�mios

Q1(x)= x  + 1/3- sqtr(2)i/3     (a)

Q2(x)= x  + 1/3+ sqtr(2)i/3     (b)

Q3(x)=  3x^2+2x+1              ( c )

Q4(x)=  p(x)                           (d)

Nos casos   (a)  e  (b)   temos    A= (-1/3+ sqtr(2)i/3) I    ou   A= (-1/3- sqtr(2)i/3) I    donde � imediato que  lim ( A^k)=0=B   e   B^2=B

No caso (c )  usando o algoritmo da divis�o podemos obter polin�mios  M(x) e r(x)  de modo que   f (x) =  x^k =  Q3(x)M(x)+ r(x)  onde  r(x)=0  ou  r(x)=ax+b.

Se  r(x)=0  ent�o  segue  que  lim f(A) = lim ( A^k)=0  pois  Q3(A)=0.  No caso em que  r(x) = ax+b  considere  Z1 e Z2  as ra�zes complexas de  Q3(x),  ent�o temos

f(Z1)= Z1^k= r(Z1)= aZ1+b   da�  0= lim f(Z1)= aZ1+b    (e )  .  De modo an�logo temos  0= lim f(Z2)= aZ2+b    (f )   .   resolvendo o sistema  (e )  e  ( f ) obtemos  a=b=0, da� r(x)=0  e neste caso mais uma vez temos  lim f(A) = lim ( A^k)=0  pois  Q3(A)=0.  No caso   ( d )  mais uma vez usando o algoritmo da divis�o  podemos obter polin�mios M1(x)  e  r1(x)  de modo que   f (x) =  x^k =  Q4(x)M1(x)+ r1(x)  onde  r1(x)=0  ou  r1(x)= nx^2+mx +s .  Se   r1(x) =0 procedemos como no caso anterior para mostrar que  lim ( A^k)=0  ,  se  r1(x)= nx^2+mx +s  ent�o substitu�mos  x pelas ra�zes do polin�mio  Q4(x)  para obter o sequinte sistema;

1=lim (1)^k = r1(1)  =  n+m+s    (g)

 0= lim f(Z1)= nZ1^2+ m^Z1+s   ( h)

 0= lim f(Z2)= nZ2^2+ m^Z2+s    (i )

resolvendo o sistema   ( g) , ( h)  e  ( i )  obtemos  n= �   m = 1/3   e  s = 1/6 da�  lim f(A) = lim ( A^k)= r1(A)=1/6 Q4(A)=0 =B    e  B^2=B



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