[PDF] Fiche aide-mémoire 7 : Commutant dune matrice. 1 Des remarques





Previous PDF Next PDF



Chapitre 9 : Matrices

Préparation des Khôlles. 2013-2014. Chapitre 9 : Matrices. Exercice type 1. Déterminer toutes les matrices de M2 (R) qui commutent avec A = 2.



Fiche aide-mémoire 7 : Commutant dune matrice. 1 Des remarques

Définition : Soit A une matrice carrée d'ordre n. On appelle commutant de A l'ensemble des matrices M qui commutent avec A c'est-à-dire telles que AM =.



Commutant dune matrice

C(A) l'ensemble des matrices M de Mn(IK) qui commutent avec A : C(A) = {M ? Mn(IK) AM = MA}. ... Déterminer la forme générale des matrices de C(Ers).



Matrices

On pourra remarquer que A et X commutent. Exercice 8 (***). Déterminer l'ensemble des matrices qui commutent avec toutes les matrices de Mn(R).



Ex 1 classique On consid`ere la matrice J ? Mn(R) remplie de 1: J

On note C l'ensemble des matrices qui commutent avec A. Montrer que C est un sev de Mn(R) et déterminer sa dimension. Ex 4. Moyen classique `a faire.



MPSI 2 DS 07

Déterminer le nombre m de solutions de l'équation X2 = A. On note C(A) = {M ? M3(R)



Matrices

On pourra remarquer que A et X commutent. Exercice 8 (***). Déterminer l'ensemble des matrices qui commutent avec toutes les matrices de Mn(R).



Untitled

17 mai 2010 ?1) Déterminer l'ensemble de définition D de f. ... Déterminer lim Y(9). ... L'ensemble des matrices de M3 (R) qui commutent avec leur ...



Commutant d’une matrice

Déterminer la forme générale des matrices de C(Ers). Donner la dimension de C(Ers). [S]. 2. En déduire que les seules matrices de Mn(IK) qui commutent avec 



Devoir Surveillé n?4

11 jan. 2014 Exercice 1 : matrices (avec très peu de suites) ... (a) Déterminer l'ensemble de toutes les matrices qui commutent avec la matrice T.



leay:block;margin-top:24px;margin-bottom:2px; class=tit megarbanpersomathcnrsfrFeuille d'exercices o12 : Calculs matriciels - CNRS

Exercice 1[Matrices qui commutent] 1 Soient ij?J 1;nK : déterminer les matrices M?M n(K) qui commutent avec E ij 2 Soit D?M n(K) diagonale dont les coe cients diagonaux sont deux-à-deux distincts Montrer que A?M n(K) commute avec Dsi et seulement si Aest diagonale



TD 13 : Calcul matriciel

K l’ensemble des matrices A = ai;j 2Mn K telles que 8 i;j 2n1;no2; i +k > j )ai;j = 0: 1 Montrer que pour k;‘ > 0 si A 2T + k K et B 2T‘ K alors AB 2T + k+‘ K 2 En déduire qu’une matrice triangulaire (supérieure ou inférieure) à coe?cients diagonaux nuls est nilpotente d’indice de nilpotence inférieur ou égal à n I



Conception : EDHEC MATHÉMATIQUES

c) En déduire que l’ensemble F des matrices qui commutent avec A est le sous-espace vectoriel de M3 (?) engendré par la famille (P E E P PE P PE P PE P PE P(11 33 12 13 22 23+) ? ? ? ? ?1 1 1 1 1 ) Exercice 2 Soit n un entier naturel supérieur ou égal à 3



Feuille d'exercices n 11 : Matrices - normale sup

(a) Déterminer les matrices qui commutent avec la matrice Dobtenue à la question 2 (b) Montrer que en posant N= P 1MP Mcommute avec Asi et seulement si Ncommute avec D (c) En déduire les matrices commutant avec A(on essaiera de les exprimer comme combinai-sons linéaires de certaines matrices xées quelque chose du genre M= aM 1 +bM 2 +:::



Searches related to determiner lensemble des matrices qui commutent avec a PDF

Déterminer toutes les matrices 2 × 2 à coefficients réels qui commutent avec la matrice A= 2?3 12 " # $ & ' Autre manière de décrire les solutions : Montrer que les matrices obtenues sont les matrices de la forme ?I 2 + ?A où ? et ? sont des nombres réels (I 2 désigne la matrice unité d’ordre 2) 4

Comment calculer l'inverse de la matrice ?

On considère les matrices A= 0 @ 5 1 2 1 7 2 1 1 6 1 Aet P = 0 @ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 A. Montrer que P est inversible et déterminer son inverse. Calculer P1APet en déduire les puissances de la matrice A. 2

Comment déterminer les puissances de la matrice ?

Déterminer les puissances de la matrice J. 2. Écrire Bcomme combinaison des matrices I 3et J, et en déduire les puissances de la matrice Bà l'aide de la formule du binôme de Newton. 3. Montrer que la suite (Bn) converge, et que sa limite est une matrice stochastique. III. Étude générale des matrices stochastiques de M 2(R).

Comment calculer le comutant d’une matrice?

Commutant d’une matrice Enonc´e´ Commutant d’une matrice On d´esigne par n un entier naturel sup´erieur ou ´egal a 2, et par M n(IK) l’alg`ebre sur IK des matrices carr´ees d’ordre n a coe?cients dans IK, avec IK = IR ou C.l La matrice identit´e de M n(IK) est not´ee I n.

Comment calculer le coefficient de la matrice ?

Calculer les coefficients de la matrice Hdéfinie par la combinaison linéaire suivante : H= 2C– 3F. c. Quels sont les produits de deux matrices issues de la liste que l’on peut faire ? Quelle est la taille des matrices obtenues ?

F. HECHNER, ÉCÉ 2, Collège Épiscopal Saint Étienne Année 2014-2015

Fiche aide-mémoire 7 :

Commutant d"une matrice.

Beaucoup de sujets de concours s"intéressent à la détermination du commutant d"une matriceA:

Définition :

SoitAune matrice carrée d"ordren.

On appellecommutant deAl"ensemble des matricesMqui commutent avecA, c"est-à-dire telles queAM=

MA. On le note généralementC(A). Ainsi :

C(A) =fMatricesMtelles queAM=MAg=fMjAM=MAg:

Les questions concernant le commutant sont souvent les mêmes. Les résultats suivant sont à retenir.

1 Des remarques pour commencer

•La matrice nulle deMn(R)appartient àC(A). En effet,0A= 0etA0 = 0. •La matrice identité deMn(R)appartient àC(A). En effet,AI=AetIA=A. •La matriceAappartient àC(A). En effet,A:A=A2etA:A=A2(!). •Les puissances deAappartiennent àC(A). En effet,A:Ak=Ak+1etAk:A=Ak+1, ce8k2N.

2 Le commutant deAest un sous-espace vectoriel deMn(R).

Ce résultat se démontre de deux façons :

2.1 Démonstration directe

•SiMcommute avec la matriceAqui est carrée d"ordren, alors les produitsAMetMAont tous les deux

un sens :Mest donc carrée d"ordren. Ainsi,C(A) Mn(R). •La matrice nulle (au choix, ou l"identité, ouA) appartient àC(A), doncC(A)6=;. •SoientMetNdeux matrices deC(A). Alors par définitionAM=MAetAN=NA. Montrons que M+N2C(A). CommeAM=MAetAN=NA, on aA(M+N) =AM+AN=MA+NA= (M+N):A, ce qui montre queM+N2C(A). •SoitMune matrice deC(A)et2R. Alors par définitionAM=MA. Montrons queM2C(A). Comme AM=MA, et que2Ron aA(M) =(AM) =(MA) = (M)A. Ainsi,M2C(A). •Finalement,C(A)est un sous-espace vectoriel deMn(R).

2.2 Le commutant vu comme le noyau d"une application linéaire.

On remarque, comme précédemment, queC(A) Mn(R). On considère l"application

A:Mn(R)! Mn(R)

M7!AMMA:

•'Aest un endomorphisme deMn(R). En effet, on remarque déjà que l"ensemble de départ et d"arrivée de

Asont les mêmes. Il suffit donc de montrer que'Aest linéaire. SoientMetNdeux matrices carrées d"ordren,

etdeux réels. Alors'A(M+N) =A(M+N)(M+N)A=AM+ANMANAcaret sont des réels. D"autre part,'A(M)+'A(N) =(AMMA)+(ANNA) =AMMA+ANNA et donc'A(M+N) ='A(M) +'A(N). Ainsi,'est linéaire. •Ker('A) =C(A). En effet, soitM2Ker('A). AlorsAMMA= 0, doncAM=MA:M2C(A)et donc Ker('A)C(A). Réciproquement, soitM2C(A). AlorsAM=MA, doncAMMA= 0ce qui prouve queM2Ker('A)et donc queC(A)Ker('A). Finalement, on a bien Ker('A) =C(A). •C(A)est un sous-espace vectoriel deMn(R): c"est le noyau d"un endomorphisme deMn(R). 1/2 F. HECHNER, ÉCÉ 2, Collège Épiscopal Saint Étienne Année 2014-2015

3 Commutant d"une matrice diagonale

Pour trouver le commutant d"une matrice diagonale (ou d"une matrice "simple" au sens où elle comporte

beaucoup de zéros), on effectue généralement les calculs coefficient par coefficient (ce qui amène à résoudre

un système den2équations àn2inconnues.

Il peut être utile de retenir que :

•Multiplier à droite une matriceMpar une matrice diagonaleD(i.e. faire le produitMD) revient à multiplier

les colonnes deMpar les coefficients correspondants deD.

•Multiplier à gauche une matriceMpar une matrice diagonaleD(i.e. faire le produitDM) revient à multi-

plier les lignes deMpar les coefficients correspondants deD.

Exemple :Cherchons le commutant deD:=0

@0 0 0 01 0

0 0 11

A SoitMune matrice deC(D). CherchonsMsous la formeM=0 @a b c d e f g h i1 A . On aMD=0 @0b c 0e f 0h i1 A et DM=0 @0 0 0 def g h i1 A doncMD=DM()( b= 0; c= 0;d= 0 f=f; g= 0; h= 0()M=0 @a0 0 0e0 0 0i1 A

Finalement,C(D)est formé de toutes les matrices d"ordre3diagonales. C"est donc un sous-espace vectoriel

deM3(R)de dimension3. Précisément, une base en est0 @0 @1 0 0 0 0 0

0 0 01

A ;0 @0 0 0 0 1 0

0 0 01

A ;0 @0 0 0 0 0 0

0 0 11

A1 A (on a vu

que cette famille était génératrice puisque on a trouvé queMs"écritafois la première plusefois la deuxième

plusifois la troisième), et on montre aisément qu"elle est libre). Remarque :En fait, dans le cas oùDest diagonale,et que toutes les valeurs propres deDsont deux

à deux distinctes(i.e. les coefficients diagonaux deDsont tous différents),C(D)est l"ensemble des matrices

diagonales. Dans ce cas, on peut même montrer queI;D;D2;:::;Dn1est une base deC(D)(rappelons que nest l"ordre deD). Exemple (retour). Montrons que(I;D;D2)est une base deC(D). Comme c"est une famille de trois vecteurs

et queC(D)est de dimension trois, il suffit de montrer que la famille est libre. Soienta;b;ctrois réels

tels queaI+bD+cD2= 0. CommeaI+bD+cD2=0 @a0 0 0a0 0 0a1 A +0 @0 0 0 0b0 0 0b1 A +0 @0 0 0 0c0 0 0c1 A 0 @a0 0

0ab+c0

0 0a+b+c1

A ,aI+bD+cD2= 0donne immédiatement8 :a= 0 b+c= 0 b+c= 0, donca=b=c= 0: la famille(I;D;D2)est libre. Finalement,(I;D;D2)est une base deC(D).

4 Cas général : obtention du commutant par diagonalisation!

SiAest diagonalisable, on peut trouver une matricePinversible, et une matrice diagonaleD, telles queA=

PDP

1. On remarque alors queAM=MA()PDP1M=MPDP1()DP1M=P1MPDP1()DP1MP=

P

1MPD()DN=NDoùN=P1MP.

Ainsi, on a l"équivalenceM2C(A)()N2C(D)oùN=P1MPetA=PDP1. On peut donc déduire le commutant deAde celui deD. Remarque :dans tous les cas, laissez-vous guider par l"énoncé! 2/2quotesdbs_dbs11.pdfusesText_17
[PDF] puissance nième d'une matrice triangulaire

[PDF] puissance de matrice exercices corrigés

[PDF] puissance nième d'une matrice carrée

[PDF] conclusion des voyages de james cook

[PDF] ami de maupassant

[PDF] le trone de fer ebook gratuit

[PDF] le trone de fer tome 2 pdf

[PDF] réalisme en peinture

[PDF] le salon des refusés

[PDF] courbet peintre naturaliste

[PDF] le rapport de brodeck texte intégral

[PDF] maupassant et la guerre

[PDF] roman policier cycle 3 tapuscrit

[PDF] vocabulaire roman policier cycle 3

[PDF] séquence roman policier cycle 3