성분이 모두 자연수인 이차정사각행렬 A와 자연수 m에 대하여 행렬 B=mE−A가 AB=E를 만족시킨다. 행렬 A의 (1,2) 성분과 (2,2) 성분은 서로 같고, 자연수 n에 대하여 행렬 An의 (1,1) 성분과 (2,2) 성분의 합을 tn이라 할 때 t3=18이다.
두 행렬 A, B 중 하나를 택하는 시행을 13번 반복한다. k번째 시행에서 택한 행렬을 Xk라 하고 Pk=X1X2⋯Xk (k=1,2,⋯,13)라 할 때, 다음 조건을 만족시키는 순서쌍 (X1,X2,⋯,X13) 중에서 X1=X13이고 Pk의 (1,1) 성분이 A3의 (1,1) 성분과 같은 k가 존재하는 것의 개수를 구하시오. (단, E는 단위행렬이다.)
(가) 행렬 P13의 모든 성분의 합은 행렬 B2의 모든 성분의 합과 같다.
(나) 모든 k에 대하여 행렬 Pk의 (1,2) 성분은 −t2 이상이다.
(다) 모든 k에 대하여 행렬 Pk의 (1,1) 성분과 (2,2) 성분의 합은 t3 이하이다.