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

  • question_answer
    If \[A=\left[ \begin{matrix}    2 & 2  \\    2 & 2  \\ \end{matrix} \right]\], then what is \[{{A}^{n}}\] equal to?

    A) \[\left[ \begin{matrix}    {{2}^{n}} & {{2}^{n}}  \\    {{2}^{n}} & {{2}^{n}}  \\ \end{matrix} \right]\]

    B) \[\left[ \begin{matrix}    2n & 2n  \\    2n & 2n  \\ \end{matrix} \right]\]

    C) \[\left[ \begin{matrix}    {{2}^{2n-1}} & {{2}^{2n-1}}  \\    {{2}^{2n-1}} & {{2}^{2n-1}}  \\ \end{matrix} \right]\]

    D) \[\left[ \begin{matrix}    {{2}^{2n+1}} & {{2}^{2n+1}}  \\    {{2}^{2n+1}} & {{2}^{2n+1}}  \\ \end{matrix} \right]\]

    Correct Answer: C

    Solution :

    [c] Given matrix is: \[A=\left[ \begin{matrix}    2 & 2  \\    2 & 2  \\ \end{matrix} \right]\] \[{{A}^{2}}=\left[ \begin{matrix}    2 & 2  \\    2 & 2  \\ \end{matrix} \right]\left[ \begin{matrix}    2 & 2  \\    2 & 2  \\ \end{matrix} \right]=\left[ \begin{matrix}    4+4 & 4+4  \\    4+4 & 4+4  \\ \end{matrix} \right]\] \[=\left[ \begin{matrix}    {{2}^{3}} & {{2}^{3}}  \\    {{2}^{3}} & {{2}^{3}}  \\ \end{matrix} \right]\] \[{{A}^{3}}=\left[ \begin{matrix}    8 & 8  \\    8 & 8  \\ \end{matrix} \right]\left[ \begin{matrix}    2 & 2  \\    2 & 2  \\ \end{matrix} \right]=\left[ \begin{matrix}    16+16 & 16+16  \\    16+16 & 16+16  \\ \end{matrix} \right]\] \[=\left[ \begin{matrix}    32 & 32  \\    32 & 32  \\ \end{matrix} \right]=\left[ \begin{matrix}    {{2}^{5}} & {{2}^{5}}  \\    {{2}^{5}} & {{2}^{5}}  \\ \end{matrix} \right]\] Going this way we get \[{{A}^{4}}=\left[ \begin{matrix}    {{2}^{7}} & {{2}^{7}}  \\    {{2}^{7}} & {{2}^{7}}  \\ \end{matrix} \right]\] \[\Rightarrow {{A}^{n}}=\left[ \begin{matrix}    {{2}^{2n-1}} & {{2}^{2n-1}}  \\    {{2}^{2n-1}} & {{2}^{2n-1}}  \\ \end{matrix} \right]\]


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