(1)
A=aB1B2+bC1C2=a(cosθsinθ)(cosθsinθ)+b(−sinθcosθ)(−sinθcosθ)
=a(cos2θcosθsinθcosθsinθsin2θ)+b(sin2θ−cosθsinθ−cosθsinθcos2θ)=(acos2θ+bsin2θ(a−b)cosθsinθ(a−b)cosθsinθasin2θ+bcos2θ)
A2=(aB1B2+bC1C2)(aB1B2+bC1C2)=a2B1B2B1B2+b2C1C2C1C2+abB1B2C1C2+abC1C2B1B2
ここで
B1B2C1C2=(cos2θcosθsinθcosθsinθsin2θ)(sin2θ−cosθsinθ−cosθsinθcos2θ)=(0000)
C1C2B1B2=(sin2θ−cosθsinθ−cosθsinθcos2θ)(cos2θcosθsinθcosθsinθsin2θ)=(0000)
B1B2B1B2=(cos2θcosθsinθcosθsinθsin2θ)(cos2θcosθsinθcosθsinθsin2θ)
=(cos4θ+cos2θsin2θcos3θsinθ+cosθsin3θcos3θsinθ+cosθsin3θcos2θsin2θ+sin4θ)=(cos2θcosθsinθcosθsinθsin2θ)=B1B2
C1C2C1C2=(sin2θ−cosθsinθ−cosθsinθcos2θ)(sin2θ−cosθsinθ−cosθsinθcos2θ)
=(sin4θ+cos2θsin2θ−cosθsin3θ−cos3θsinθ−cosθsin3θ−cos3θsinθcos2θsin2θ+cos4θ)=(sin2θ−cosθsinθ−cosθsinθcos2θ)=C1C2
よって
A2=a2B1B2+b2C1C2となり
An=anB1B2+bnC1C2となる
(2)
∣A∣=(acos2θ+bsin2θ)(asin2θ+bcos2θ)−{(a−b)cosθsinθ}2
=a2cos2θsin2θ+b2cos2θsin2θ+ab(cos4θ+sin4θ)−(a2−2ab+b2)cos2θsin2θ
=ab(cos4θ+2cos2θsin2θ+sin4θ)=ab
これから
A−1=ab1(asin2θ+bcos2θ−(a−b)cosθsinθ−(a−b)cosθsinθacos2θ+bsin2θ)=a1cos2θ+b1sin2θ(a1−b1)cosθsinθ(a1−b1)cosθsinθa1sin2θ+b1cos2θ
=a1B1B2+b1C1C2