(가)중심이 원점이고 닮음비가 k (k=0)인 닮음변환을 나타내는 행렬은 (k00k)이다. 또한 원점을 중심으로 각 θ만큼 회전시키는 회전변환을 나타내는 행렬은 (cosθsinθ−sinθcosθ)이다.
(나)두 일차변환 f,g를 나타내는 행렬을 각각 A,B라 하면, 합성변환 g∘f도 일차변환이고 이를 나타내는 행렬은 BA이다.
(다)영행렬 및 닮음변환과 회전변환의 합성변환을 나타내는 모든 행렬의 집합을T={kP∣k는실수,P는회전변환을나타내는행렬}이라 하자. 이때, A,B∈T이면 AB∈T이고, A+B∈T이다.
(※) 원점을 중심으로 각 θ (0<θ<π)만큼 회전시키는 회전변환을 나타내는 행렬을 A, 단위행렬을 E라 하자.
(3-1)행렬 E+A는 닮음비가 k>0인 닮음변환과 회전변환의 합성변환을 나타낸다. 이때, k를 θ로 나타내시오. (10점)
(3-2)등식 (E+cA)6=E를 만족하는 모든 양수 c와 그에 대응되는 cosθ의 값을 구하시오. (15점)
해설강의 준비중
인하대 2014학년도 수시 2차 자연계열 3번 · mathesis.kr/archive/inha/2014su_2/jayeon_3
(3-1)A=(cosθsinθ−sinθcosθ) (0<θ<π), E=(1001)이므로 E+A=(1+cosθsinθ−sinθ1+cosθ)이다.제시문 (다)에 의해 A,E∈T이므로 E+A∈T이다. 따라서 E+A=kP로 표현할 수 있고,(1+cosθsinθ−sinθ1+cosθ)=(kcosαksinα−ksinαkcosα),여기서 P=(cosαsinα−sinαcosα), 0<α<π이다. 따라서 연립방정식 {1+cosθ=kcosαsinθ=ksinα을 얻는다. 두 식을 제곱하여 변변 더하면k2=(1+cosθ)2+sin2θ=2+2cosθ∴k=2+2cosθ=4(21+cosθ)=4cos22θ=2cos2θ(∵k>0)
(3-2)제시문 (다)에 의해 E,cA∈T이므로 E+cA∈T이다 따라서 (3-1)과 마찬가지로(1+ccosθcsinθ−csinθ1+ccosα)6=(E+cA)6=(kcosαksinα−ksinαkcosα)6,Correction. 왼쪽 행렬의 오른쪽 아래 성분은 1+ccosα가 아니라 1+ccosθ이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.여기서 k는 양의 실수, 0<α<π로 나타낼 수 있다. (kcosαksinα−ksinαkcosα)6=(1001)에서 k6=1이므로 k=1이고, 6α=2π,4π이므로 α=3π,32π이다. 또한 연립방정식{1+ccosθ=kcosαcsinθ=ksinα --- ①으로부터 두 식을 제곱하여 변변 더하면1=(1+ccosθ)2+c2sin2θ⇔cosθ=−2c --- ②.①의 첫 번째 식 1+ccosθ=cosα에 ②식을 대입하면 c2=2−2cosα이다. 따라서α=3π일 때, c2=1⇒c=1,cosθ=−21α=32π일 때, c2=3⇒c=3,cosθ=−23