[PDF] Trigonalisation - Ensah-community





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Trigonalisation des matrices carrées

Supposons que toute matrice complexe d?ordre n?1 soit trigonalis- 4. L2PC Chapitre 1. Diagonalisation. Exemples. (1) Soit la matrice.



chapitre 7 : Trigonalisation et diagonalisation des matrices

7.1.4 Théor`eme (Théor`eme de trigonalisation). o`u ni désigne l'ordre de multiplicité de la valeur propre ?i dans le polynôme caractéristique.



Fiche technique 5 - Diagonalisation trigonalisation

exemple 4 : A a une valeur propre triple et un espace propre associé de dimension 1. Trigonaliser la matrice :...



CORRECTION DU TD 3 Exercice 1

4). Trigonalisation. Pour trouver une base dans laquelle s'exprime sous la forme d'une matrice triangulaire supérieure nous.



ANALYSE MATRICIELLE ET ALGÈBRE LINÉAIRE APPLIQUÉE

Trigonalisation et diagonalisation des endomorphismes . . . . . . . . . 20 Le groupe GLn(K) est appelé le groupe linéaire des matrices d'ordre n.



Feuille de TD n 2 Supplémentaires trigonalisation

https://webusers.imj-prg.fr/~alexandru.oancea/2020-L2-LU2MA123/2MA123_TD2_FINAL_solutions.pdf



Décomposition de Dunford et réduction de Jordan

La trigonalisation : transformer une matrice en une matrice triangulaire. E2 est donc la droite vectorielle engendrée par v2 = (4 3



Feuille dexercices n 6 : Diagonalisation et trigonalisation de

Diagonalisation et trigonalisation. Exercice 1 Soit A la matrice carrée d'ordre 3 telle que. 4A =.. ?3 4 3. 1. 0 3. ?1 4 1.



CAPES Algèbre linéaire Trigonalisation

(a) Montrer que si u est un endomorphisme nilpotent d'ordre r ? 1 Application : Trigonaliser les matrices suivantes :.



Forme normale de Jordan dune matrice

on commence par trigonaliser A c'est-à-dire par fabriquer une matrice P? telle valeur propre d'ordre 4



Fiche technique 5 - Diagonalisation trigonalisation

• La trigonalisabilité d’une matrice s’obtient après le calcul de son polynôme caractéristique et le constat que ce polynôme est scindé sur le corps de référence de la matrice • Si la matrice est considérée comme matrice complexe elle est donc toujours trigonalisable



Exercices de diagonalisation des matrices - LesMath

Cet exemple sera juste abord´e voici un descriptif des situations possibles avec une valeur propre d’ordre 4 D’abord on remarque que (???Id)4 = 0 • La matrice I 4 • Si dim(E ?) = 1 alors il existe P telle que P?1AP = J 4(?) On trouve une base de Jordanisation en cherchant u tel que (???Id)3(u) 6= 0 • Si dim(E



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car tout polynôme en une matrice triangulaire supérieure est une matrice triangulaire supérieure Exercice 11 : [énoncé] a) u admet une valeur propre ? et le sous-espace propre associé est stable par v Cela assure que u et v ont un vecteur propre en commun e 1 On complète celui-ci en une base (e 1e 2 en) Les matrices de u et v



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Dans ce cas il est facile de trigonaliser On commence par se calculer une famille de n ?1 vecteurs propres indépendants(possibled’aprèsleshypothèses)etoncomplèteenunebaseE deRn en«rajoutant »unvecteur à la?n «Dans »cettebase la matrice sera triangulaire Exemple : A = 9 1 6 ? 7 1 ?6 ?10 1 ?7 det(A??I3)= ¯ ¯ ¯

Quels sont les exercices de diagonalisation des matrices ?

Nous proposons des exercices de diagonalisation des matrices. Une matrice est diagonalisable si le nombre de ces valeurs propres égale à la dimension de l’espace dans lequel est définie. D’autre part, on donne des applications de la diagonalisation pour résoudre les systèmes linéaires et calcul de l’exponentielle de matrices.

Comment savoir si une matrice est diagonale ou triangulaire ?

Certains ont déjà été évoqués précédemment mais il a paru bon de les rappeler afin de te faire une idée précise de ces différents cas particuliers qui se retrouvent très souvent en exercice !! Si une matrice est diagonale ou triangulaire, alors les valeurs propres sont les éléments diagonaux de la matrice.

Comment définir une matrice unité d'ordre?

Puisque les matrices peuvent être multipliées à la seule condition que leurs types soient compatibles, il y a des matrices unité de tout ordre. In est la matrice unité d'ordre n et est donc définie comme une matrice diagonale avec 1 sur chaque entrée de sa diagonale principale.

Comment noter les coefficients de la matrice unité d'ordre ?

Il est possible aussi de noter les coefficients de la matrice unité d'ordre n avec le symbole de Kronecker ; le coefficient de la i -ème ligne et j -ème colonne s'écrit : Si l'ordre n'est pas précisé, ou qu'il est trivialement déterminé par le contexte, nous pouvons la noter simplement I.

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Trigonalisation

Exercice 1[ 00816 ]

[correction] Montrer qu"une matrice triangulaire inférieure est trigonalisable.

Exercice 2[ 00817 ]

[correction]

SoitA? Mn(K). On supposeχAscindé.

a) Justifier queAest trigonalisable. b) Etablir que pour toutk?N,

Sp(Ak) =?λk/λ?Sp(A)?

Exercice 3[ 00818 ]

[correction]

SoitA? Mn(Z) de polynôme caractéristique

n i=1(X-λi) avecλi?C Déterminer une matrice à coefficients entiers de polynôme caractéristique n i=1(X-λp i)

Exercice 4[ 00819 ]

[correction]

Montrer que pour toutA? Mn(C),

det(exp(A)) = exp(trA)

Exercice 5[ 03120 ]

[correction]

SoientA? Mn(K) etP?K[X].

On suppose le polynôme caractéristique deAde la forme

A(X) =n?

k=1(X-λk) Exprimer le polynôme caractéristique deP(A).Exercice 6[ 00820 ] [correction] Soit A=( (2-1-1 2 1-2

3-1-2)

a) Calculer le polynôme caractéristique deA. b) Trigonaliser la matriceA.

Exercice 7[ 00821 ]

[correction] Soit A=( (0 1 1 -1 1 1 -1 1 2) a) Calculer le polynôme caractéristique deA. b) Trigonaliser la matriceA.

Exercice 8[ 03583 ]

[correction]

Trigonaliser la matrice

A=( (1 0 00 0-1

0 1 2)

Exercice 9[ 02526 ]

[correction]

Montrer que la matrice(

(13-5-2 -2 7-8 -5 4 7) est trigonalisable et préciser une matrice de passage.

Exercice 10[ 02389 ]

[correction] a) SoientAetBdansM2(K) telles queAB=BA. Montrer queB?K[A] ou

A?K[B].

b) Le résultat subsiste-t-il dansM3(K)? Diffusion autorisée à titre entièrement gratuit uniquement - dD [http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 10 juillet 2014 Enoncés2

Exercice 11[ 02395 ][correction]

SoitEun espace vectoriel complexe de dimension finie non nulle. Soientuetv des endomorphismes deE; on pose [u,v] =uv-vu. a) On suppose [u,v] = 0. Montrer queuetvsont cotrigonalisables. b) On suppose [u,v] =λuavecλ?C?. Montrer queuest nilpotent et queuetv sont cotrigonalisables. c) On suppose l"existence de complexesαetβtels que [u,v] =αu+βv. Montrer queuetvsont cotrigonalisables.

Exercice 12[ 02954 ]

[correction] SoitA? Mn(C) telle que tr(Am)→0 quandm→+∞. Montrer que les valeurs propres deAsont de module<1

Exercice 13[ 03284 ]

[correction]

SoientA,B? Mn(C) vérifiantAB=On.

a) Montrer que les matricesAetBont un vecteur propre en commun. b) Etablir queAetBsont simultanément trigonalisables.

Exercice 14[ 03479 ]

[correction]

SoientA,B? Mn(C) vérifiant

?m?N,tr(Am) = tr(Bm) Montrer que les matricesAetBont les mêmes valeurs propres.

Exercice 15[ 03551 ]

[correction] Expliquer pourquoi le déterminant deA? Mn(R) est le produit des valeurs propres complexes deA, valeurs propres comptées avec multiplicité. Diffusion autorisée à titre entièrement gratuit uniquement - dD [http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 10 juillet 2014 Corrections3

Corrections

Exercice 1 :

[énoncé]

Son polynôme caractéristique est scindé.

Exercice 2 :

[énoncé] a)Aest annule le polynômeχAqui est scindé doncAest trigonalisable. b) SoitTune matrice triangulaire semblable àA. Les coefficients diagonaux deT sont les valeurs propres deAcomptées avec multiplicité. CependantAkest semblables àTkdonc les valeurs propres deAksont les coefficients diagonaux de T kor ceux-ci sont les puissances d"ordrekdes coefficients diagonaux deT c"est-à-dire des valeurs propres deA.

Exercice 3 :

[énoncé] La matriceAest semblable à une matrice triangulaire de la forme 1?

0λn)

et doncAqest semblable à( q 1?

0λq

n) Ainsi le polynôme caractéristique deAqest celui voulu avecAq? Mn(Z).

Exercice 4 :

[énoncé] Aest semblable à une matrice triangulaire supérieure de la forme 1?

0λn)

exp(A) est alors semblable à une matrice de la forme (exp(λ1)??

0 exp(λn))

Cela suffit pour conclure.Exercice 5 :

[énoncé] Puisque le polynômeχAest scindé, la matriceAest trigonalisable. Plus précisément, la matriceAest semblable à une matrice de la forme 1? (0)λn)

La matriceP(A) est alors semblable à

(P(λ1)? (0)P(λn)) et donc

P(A)=n?

k=1(X-P(λk))

Exercice 6 :

[énoncé] a)χA(X) = (X+ 1)(X-1)2. b)E-1= Vectt?1 1 2?,E1= Vectt?1 0 1?. La matriceAn"est pas diagonalisable mais on peut la rendre semblable à la matrice T=( (-1 0 0 0 1 1

0 0 1)

On prendC1=t?1 1 2?,C2=t?1 0 1?.

On détermineC3tel queAC3=C3+C2.C3=t?0-1 0?convient. Pour P=( (1 1 01 0-1

2 1 0)

on aP-1AP=T.

Exercice 7 :

[énoncé] a)χA(X) = (X-1)3. b)E1= Vectt?1 0 1?. Diffusion autorisée à titre entièrement gratuit uniquement - dD [http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 10 juillet 2014 Corrections4quotesdbs_dbs4.pdfusesText_8
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