¿Cómo se eleva un número o matriz a una potencia matricial?

No he resuelto completamente ningún problema relacionado con algo como esto antes. Pero déjame intentarlo.

Digamos que tienes [matemáticas] A ^ B [/ matemáticas], donde [matemáticas] A [/ matemáticas] y [matemáticas] B [/ matemáticas] son ​​matrices.

Entonces, probablemente podamos hacer esto,

[matemáticas] A ^ B = e ^ {B log (A)} [/ matemáticas]

Donde tenemos definiciones para [matemáticas] e ^ X [/ matemáticas], donde [matemáticas] X [/ matemáticas] es una matriz

[matemáticas] e ^ X = \ sum_ {n = 0} ^ {\ infty} \ frac {1} {n!} X ^ n [/ matemáticas]

+1 si su matriz es diagonalizable. Como se vuelve fácil calcular [matemáticas] e ^ X [/ matemáticas] después de diagonalizar [matemáticas] X [/ matemáticas]. Solo necesita calcular [matemáticas] (e ^ X) _ {i, i}: = e ^ {X_ {i, i}} [/ matemáticas] para cada elemento diagonal.

[matemáticas]
e ^ X = \ begin {bmatrix}
e ^ {x_ {1,1}} y 0 y 0 \\\\
0 & e ^ {x_ {2,2}} y 0 \\\\
0 & 0 & e ^ {x_ {3,3}} \ end {bmatrix}
[/matemáticas]

Y definiciones para [math] log (X) [/ math], donde [math] X [/ math] es una matriz, si y solo si [math] X [/ math] es invertible. Y hay muchas soluciones posibles, determinadas por los valores propios de [math] X [/ math].
Más información de “Logaritmo de una matriz- Wikipedia”

Editar:
Es mejor considerar log y exp por separado porque el “exponencial” no solo se refiere a una cosa.

Algo similar se puede hacer para [matemáticas] 2 ^ A [/ matemáticas], donde [matemáticas] A [/ matemáticas] es una matriz.

Bueno, puede transformar cualquier función que tenga la serie McLaurin en una función matricial sustituyendo la variable real / compleja con una matriz y utilizando potencias de matriz y suma. Eso es lo que esencialmente sugiere el usuario de Quora.

Sin embargo, quería agregar que he leído algunos documentos de criptografía, donde los autores definieron una visión bastante interesante sobre el poder de la matriz, más específicamente, extendieron el concepto de multiplicación de la matriz. Como saben, la multiplicación de matrices se define en términos de elementos de la siguiente manera:

[matemáticas] C _ {[n \ veces m]} = A _ {[n \ veces p]} \ veces B _ {[p \ veces m]} [/ matemáticas]

[matemática] c_ {ij} = \ sum \ limits_ {k = 1} ^ p a_ {ik} \ times b_ {kj} [/ math]

Entonces, lo que hicieron los autores fue reemplazar la suma con el producto y reemplazar la multiplicación con la potencia:

[matemáticas] C = A ^ B [/ matemáticas]

[matemática] c_ {ij} = \ prod \ limits_ {k = 1} ^ p a_ {ik} ^ {b_ {kj}} [/ matemática]

Aparentemente, esta función de dos matrices produce algunos resultados interesantes cuando se usa con matrices cuadradas sobre [matemáticas] Z ^ {*} _ {2 ^ n – 1} = \ lbrace 1, 2, \ ldots, 2 ^ n – 2 \ rbrace [/matemáticas]

Podemos definir la función exponencial de la matriz por su serie de Taylor de la siguiente manera:
[matemáticas] \ exp (A) = \ sum_ {n = 0} ^ \ infty \ frac {A ^ n} {n!} [/ matemáticas]
y luego extienda esto a otras bases usando la fórmula [math] b ^ A = \ exp (A \ log (b)) [/ math]. No tengo idea de lo que podría significar algo como [matemáticas] A ^ A [/ matemáticas].