130429 初版 130429 更新
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\(A= \left(\begin{array}{cc} 2 & 1\cr 2 & 3\cr \end{array}\right)\),  \(P=\left(\begin{array}{cc} 1 & 1\cr -1 & 2\cr \end{array}\right)\) について,
\(P^{-1}AP= \left(\begin{array}{cc} 1 & 0\cr 0 & 4\cr \end{array}\right)\)
左辺の n 乗は面白くて
\((P^{-1}AP)^2= P^{-1}APP^{-1}AP=P^{-1}A^2P\)
繰り返して, \((P^{-1}AP)^n=P^{-1}A^nP\)
右辺の n 乗は対角行列のべきだから
\( \left(\begin{array}{cc} 1 & 0\cr 0 & 4\cr \end{array}\right)^n= \left(\begin{array}{cc} 1 & 0\cr 0 & 4^n\cr \end{array}\right) \)
したがって,
\(P^{-1}A^nP= \left(\begin{array}{cc} 1 & 0\cr 0 & 4^n\cr \end{array}\right)\)

ゆえに
\(A=P \left(\begin{array}{cc} 1 & 0\cr 0 & 4^n\cr \end{array}\right)P^{-1}\) \(=\dfrac{1}{3} \left(\begin{array}{cc} 1 & 1\cr -1 & 2\cr \end{array}\right)\left(\begin{array}{cc} 1 & 0\cr 0 & 4^n\cr \end{array}\right)\left(\begin{array}{cc} 2 & 1\cr -1 & 1\cr \end{array}\right)\)
\(=\dfrac{1}{3} \left(\begin{array}{cc} 2+4^n & -1+4^n\cr -2+2\cdot 4^n & 1+2\cdot 4^n\cr \end{array}\right) \)