If A and B be two 3 × 3 matrices with real entries, then the value of the given expression equals A − ( A − 1 + ( B − 1 − A ) − 1 ) − 1
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X = A − ( A − 1 + ( B − 1 − A ) − 1 ) − 1
A − X = ( A − 1 + ( B − 1 − A ) − 1 ) − 1
( A − 1 + ( B − 1 − A ) − 1 ) ( A − X ) = E
E − A − 1 X + ( B − 1 − A ) − 1 ( A − X ) = E
A − 1 X = ( B − 1 − A ) − 1 ( A − X )
A − 1 X = ( B − 1 − A ) − 1 ( A − X )
( B − 1 − A ) A − 1 X = A − X
B − 1 A − 1 X − X = A − X
B − 1 A − 1 X = A
X = A B A
Since A − 1 + ( B − 1 − A ) − 1 = A − 1 ( I + A ( B − 1 − A ) − 1 ) , then
A − ( A − 1 + ( B − 1 − A ) − 1 ) − 1 = A − ( I + A ( B − 1 − A ) − 1 ) − 1 A
Taking ( B − 1 − A ) − 1 as a common factor, the above becomes,
= A − ( B − 1 − A ) ( ( B − 1 − A ) + A ) − 1 A = A − ( B − 1 − A ) B A = A − ( I − A B ) A = A − A + A B A = A B A
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Starting with:
( B − 1 − A ) − 1 = ( B − 1 − B − 1 B A ) − 1 ⟹ ( B − 1 − A ) − 1 = ( B − 1 ( I − B A ) ) − 1
Using the fact that ( X Y ) − 1 = Y − 1 X − 1 on the RHS gives:
⟹ ( B − 1 − A ) − 1 = ( I − B A ) − 1 B
Now:
A − 1 + ( B − 1 − A ) − 1 = A − 1 + ( I − B A ) − 1 B ⟹ A − 1 + ( B − 1 − A ) − 1 = A − 1 + ( I − B A ) − 1 B A A − 1 ⟹ A − 1 + ( B − 1 − A ) − 1 = ( I + ( I − B A ) − 1 B A ) A − 1
Now, the identity matrix above can be written as: I = ( I − B A ) − 1 ( I − B A ) : ⟹ A − 1 + ( B − 1 − A ) − 1 = ( ( I − B A ) − 1 ( I − B A ) + ( I − B A ) − 1 B A ) A − 1 ⟹ A − 1 + ( B − 1 − A ) − 1 = ( I − B A ) − 1 ( I − B A + B A ) A − 1 ⟹ A − 1 + ( B − 1 − A ) − 1 = ( I − B A ) − 1 A − 1 ⟹ ( A − 1 + ( B − 1 − A ) − 1 ) − 1 = A ( I − B A ) A − ( A − 1 + ( B − 1 − A ) − 1 ) − 1 = A − A ( I − B A ) A − ( A − 1 + ( B − 1 − A ) − 1 ) − 1 = A B A