\documentclass[12pt]{jsarticle}
\usepackage{amsmath,amssymb}
\pagestyle{empty}
\begin{document}
\setlength{\baselineskip}{22pt}
\begin{flushleft}
{\huge 1}
　行列$A=\begin{pmatrix} 0 & 1 \\ -1 & 0 \end{pmatrix}$，
$E=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}$と自然数$n$に対して，
行列$X_n$を$X_n=A^{2n}+A^n+E$で定義する．\\
　次の問に答えよ．
\begin{description}
\item[(1)]$A^2$，$A^3$，$A^4$を$A$と$E$で表せ．
\item[(2)]自然数$n$に対して，$X_{n+4}=X_n$であることを示せ．
\item[(3)]$0<r<1$として，自然数$k$に対して
\[ \begin{pmatrix} s_k & t_k \\ u_k & v_k \end{pmatrix}=
rX_1+r^2X_2+r^3X_3+r^4X_4+\cdots\cdots+r^{4k}X_{4k} \]
と定める．$s_k$，$t_k$を求めよ．
さらに，極限$\displaystyle\lim_{k\to\infty}s_k$を求めよ．
\end{description}
\end{flushleft}
\end{document}
