(1)
AB=10402010130240−30603=270360−609027
BA=30240−30603104020101=270360−609027
よってAB=BA
(2)
∣A−λE∣=1−λ0402−λ0101−λ=(1−λ)(2−λ)(1−λ)−4(2−λ)=(2−λ)(1−2λ+λ2−4)
=(2−λ)(λ2−2λ−3)=(2−λ)(λ−3)(λ+1)=0λ=−1,2,3
λ=−1のとき
204030102−202010101→200010100p1=C1−2101=C110−2
λ=2のとき
−10400010−1−100000−100→100000−130→100000010p2=C2010
λ=3のとき
−2040−1010−2→202010−10−1→200010−100p3=C3102
(3)
∣B−λE∣=3−λ0240−3−λ0603−λ=(3−λ)(−3−λ)(3−λ)−144(−3−λ)
=(−3−λ)(9−6λ+λ2−144)=(−3−λ)(λ2−6λ−135)=(−3−λ)(λ+9)(λ−15)=0
λ=−3,−9,15
これから全ての固有ベクトルにおいて Bpi=piλ (λは−3,−9,15のうちのどれか)となればよい
Bp1=30240−3060310−2=−9018=−910−2
Bp2=30240−30603010=0−30=−3010
Bp3=30240−30603102=15030=15102
よってAの固有ベクトルはBの固有ベクトルでもある
(4)
P−1AP=−100020003,P−1BP=−9000−300015,P=10−2010102