分からない問題はここに書いてね309
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0313132人目の素数さん
2009/05/31(日) 17:37:42固有値を使ってがつがつやるなら、以下のようになるかな。
固有多項式 T = |A-λE| = (λ-1)^2 (λ^2 +λ+1),
固有値λ: 1(重根), ω = (-1+i√3)/2, ω† = (-1-i√3)/2,
ω† = ω^(-1) = ω^2,
さて、虚数の固有値をもつ場合の取扱いだが、形式的に
A^m = B0 + B1・m + D・ω^m + D†・(ω†)^m,
とおいてみる。されば、
B0 = (1/3)・((3,0,0,0) (1,1,1,1) (0,1,1,1) (-1,1,1,1)),
B1 = (1/3)・((0,0,0,0) (1,0,0,0) (1,0,0,0) (1,0,0,0)),
D = (1/3)・((0,0,0,0) ((-1+ω†)/3, 1, ω, ω†) ((ω-ω†)/3, ω†,1,ω) ((1-ω)/3,ω, ω†,1)),
D†= (1/3)・((0,0,0,0) ((-1+ω)/3, 1, ω†, ω) ((ω†-ω)/3, ω,1,ω†) ((1-ω†)/3,ω†, ω,1)),
上式は虚数を使っているが、実数だけで表わすなら
A^m = B0 + B1・m + C・cos(2mπ/3) + S・sin(2mπ/3),
ここに
C = (1/3)・((0,0,0,0) (-1,2,-1,-1) (0,-1,2,-1) (1,-1,-1,2)),
S = (1/3)・((0,0,0,0) (1/√3, 0, -√3, √3) (-2/√3, √3, 0, -√3) (1/√3, -√3, √3,0)),
また、
m -1 + (ω^(m+1/2) - ω^(-(m+1/2)))/(i√3) = m -1 + (2/√3)sin((2m+1)π/3) = 3[m/3], ← ガウス括弧
を利用してまとめると、
A^m = ((1,0,0,0) ([(m+2)/3], d_m, d_(m+1), d_(m+2)) ([(m+1)/3], d_(m-1), d_m, d_(m+1)) ([m/3], d_(m-2), d_(m-1), d_m)),
ここで、cos(2mπ/3) = 1, (m=3n)
cos(2mπ/3) = -1/2, (m=3n+1,3n+2)
∴ d_m = (1+2cos(2mπ/3))/3 = 1, (m=3n)
= 0, (m=3n+1,3n+2)
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