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Cours de mathématiques - Exo7 : Cours et exercices de

• La matrice (de taille n p) dont tous les coefficients sont des zéros est appelée la matrice nulle et est notée 0n,p ou plus simplement 0 Dans le calcul matriciel, la matrice nulle joue le rôle du nombre 0 pour les réels 1 3 Addition de matrices Définition 3 (Somme de deux matrices) Soient A et B deux matrices ayant la même



MATRICES EXERCICES CORRIGES

2) Ecrire la matrice transposée At de A et donner son format Exercice n° 3 1) Donner une matrice dont la transposée est égale à son opposée 2) Donnez la matrice A telle que pour tout indice i et j avec, 1 3≤ ≤i et 1 3≤ ≤j , le terme aij soit donné par la formule a i jij = −2 Exercice n° 4 On donne 2 5 3 1 A =



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Soit M une matrice symétrique régulière de taille p×p et u et v deux vecteurs de taille p Nous supposerons que u′M−1v 6= −1, alors nous avons l’inverse suivante M +uv′ −1 = M−1− M−1uv′M−1 1 +u′M−1v Exercice 15 En calculant de deux façons différentes le produit D∆ des deux déterminants D = a b −b a et ∆ =



Matrices, determinants

3 La matrice nulleest la matrice dont tous les coe cients sont nuls On la note 0 np si elle a n lignes et p colonnes, 0 s'il n'y a pas d'ambigu t e 4 Les matrices carrees sont les matrices dont les nombres de lignes et de colonnes sontegaux Ce nombre de lignes et de colonnes s'appellel'ordre de la matrice



MATRICES ET SYSTÈMES LINÉAIRES - Christophe Bertault

•La matrice de taille n×p dont tous les coefficients sont nuls est appelée la matrice nulle de Mn,p(K)et notée 0 — ou 0 n , p quand on veut être précis À vrai dire, une matrice M de taille n × p à coefficients dans Kn’est jamais qu’un élément de K ¹1, n º× p , i e une



CHAPITRE I MATRICES ET DETERMINANTS - LMRL

est la matrice inverse de A et on note: B A=−1 On voit facilement (exercice) qu’une matrice A a au plus une matrice inverse et on verra plus loin une condition nécessaire et suffisante pour qu’elle en admette une Exemple Vérifiez que si 5 8 A 3 6 = − alors 1 1 4 9 27 A 1 5 18 54 − − = Exercices 1-9 B) EXERCICES 1) Soient les



Matrices et applications linéaires - Cours et exercices de

Matrices et applications linéaires Vidéo — partie 1 Rang d'une famille de vecteurs Vidéo — partie 2 Applications linéaires en dimension finie Vidéo — partie 3 Matrice d'une application linéaire Vidéo — partie 4 Changement de bases Fiche d'exercices ⁄ Matrice d'une application linéaire



Exercice 1 - Mathématiques et Interactions à Nice

Exercice 8 { Appliquer avec pr ecision aux matrices Met Nsuivantes l’algorithme du cours qui d etermine si une matrice est inversible et donne dans ce cas son inverse : M= 2 3 1 1 2M 2;2(R) et N= 2 3 4 6 2M 2;2(R): Exercice 9 { (extrait partiel novembre 2011)



ALGEBRE LINEAIRE Cours et exercices

Cours et exercices L Brandolese M-A Dronne Cours d’algèbre linéaire 1 Espaces vectoriels 2 Applications linéaires 3 Matrices 4 Déterminants 5

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Licence MASS 22009-2010

TD 0 : Matrices

Exercice 1

Calculer, lorsque c"est possible,3A,2B,A?,B?,A+B,ABetBA.

A=((1 0 0

-3 0 02 0 0))

B=((0 0 02 1-2

-1 3 5))

Exercice 2

Calculer, lorsque c"est possible,A?,B?,A+B,ABetBA.

A=((1-1 1

-1 1 11 1-1))

B=((-1 1 11-1 1

1 1-1))

Exercice 3

Calculer, lorsque c"est possible,A+B,ABetBA.

A=((1 0 0

-3 0 02 0 0))

B=((0 0 0 12 1-2 2

-1 3 5 3))

Exercice 4

Soient les vecteursu,vetwdeR4,

u=((((5 -1 1 1)))) v=((((124 -7)))) w=((((02 -1 0))))

1. Calculer les normes euclidiennes de ces trois vecteurs.

2. Calculer les produits scalaires entreuetv(noté< u,v >), puis< u,w >puis< v,w >.

3. Calculer lorsque c"est possibleu?v,uv?etuv.

4. Calculer lorsque c"est possibleu?w,w?uetuw.

5. Calculer lorsque c"est possiblev?w,vw?.

Exercice 5

Nous notons1nle vecteur de taillendont toutes les coordonnées valent 1. Considérons la matriceAet le

vecteur13et calculer, lorsque c"est possible,A+1,A1,1A,1?Aet(1/3)1?A.

A=((1-1 4

-1 2 31 4-1))

MASS 2-Algèbre1TD 0

Exercice 6SoitXune matrice de taillen×p. Nous notons la première colonne deX,X1, la secondeX2et ainsi de

suite. La matriceXpeut donc s"écrireX= (X1|X2|...|Xp).

1. Comment faites-vous pour avoir le vecteur des moyennes des colonnes d"une matriceX? des lignes

d"une matriceX?

2. Comment faites-vous pour centrer une matriceX(enlever à chaque colonne sa moyenne)?

Exercice 7

SoitXune matrice de taillen×p. Nous notons la première colonne deX X1, la secondeX2et ainsi de suite. La matriceXpeut donc s"écrireX= (X1|X2|...|Xp). Nous notons égalementX(i)la matriceX privée de sa i èmeligne etxila transposée de sa ièmeligne.

1. Quelle est la taille de la matriceX?X?

2. Quel est le terme général de la matriceX?X?

3. La matriceX?Xest-elle symétrique?

4. Quelle est la taille de la matriceX?(i)X(i)?

5. Quelle est la taille dexi?

6. Montrer que

X ?X=X?(i)X(i)+xix?i.

Exercice 8

La matriceXvautX= (1?|X2|X3). Nous ne connaissons pas le nombre de lignes de cette matrice. Nous avons obtenu les résultats suivants : X ?X=((25 0 0 ? 9.3 5.4 ? ? 12.7)) (X?X)-1=((0.04 0 0

0 0.1428-0.0607

0-0.0607 0.1046))

1. Donner les valeurs manquantes.

2. Que vautn, le nombre de lignes deX?

3. Calculer le coefficient de corrélation linéaire empiriqueentreX2etX3.

Exercice 9

Trouver deux matricesAetBtelles que l"on ait à la fois :

2A-3B=?1 02 3?

etA-2B=?1 32-1?

Exercice 10

Calculer les déterminants suivants :

?1 2 40 1-2 i1-i 0a b a0c b c0?????? ?-1 1 1 11-1 1 1

1 1-1 1

0a0b c0d0 -1 0 3 4 5 6 -1-2 0 4 5 6 -1-2-3 0 5 6 -1-2-3-4 0 6

MASS 2-Algèbre2TD 0

Exercice 11Montrer, avec le moins de calculs possible, que :a)??????84 8 435 3 562 6 2?????? = 0, b)??????0 8 52 8 96 4 6?????? est divisible par17, c)????13547 1364728423 28523???? =-1487600

Exercice 12

Montrer que la matriceAest inversible et calculerA-1lorsque :

A=((3 1 00 1-1

1 2 1))

, A=((1-a0 0 1-a

0 0 1))

, A=((((1 1 0 01 0-1 1

0 0 1-1

1 1 0 1))))

Exercice 13

Je sais queX?Xβ=X?y. Comment faites-vous pour trouverβ? Pouvez-vous trouverβavec les matrices

suivantes : X ?X=((((50 0 0 0

0 20 15 4

0 15 30 10

0 4 10 40))))

, X?y=((((100 50
40

80))))

On admettra que

(20 15 415 30 10

4 10 40))

-1 1

13720((

1100-560 30

-560 784-140

30-140 375))

Exercice 14

SoitMune matrice symétrique régulière de taillep×petuetvdeux vecteurs de taillep. Nous supposerons

queu?M-1v?=-1, alors nous avons l"inverse suivante ?M+uv??-1=M-1-M-1uv?M-1

1 +u?M-1v.

Exercice 15

En calculant de deux façons différentes le produitDΔdes deux déterminants

D=????a b

-b a???? etΔ =????x-y y x???? démontrer que(a2+b2)(x2+y2) = (ax+by)2+ (bx-ay)2.

Exercice 16

Parmi les matrices suivantes, quelles sont celles qui sont inversibles? Calculer leur matrice inverse.

a)((-2 8 6 -4 10 6

4-8-4))

b)((4 6 0 -3-5 0 -3-6 1)) c)((-2 8 6 -4 10 0

4-8 0))

d)((7-12-2 3-4 0 -2 0-2)) e)((9 22-6 -1-4 1

8 16-5))

f)((3 1 00 0-1

1 2 1))

g)((((1-1 1-1 -1-1 1 1

1 1 1-1

2 1 2 1))))

h)((a2 0 0b0

3 2c))

MASS 2-Algèbre3TD 0

Exercice 17Déterminer le rang des matrices suivantes : a)((2 1 4 01 5 2 34 2 8 0)) b)((a-a2+ 1-a2+a-1 -a+ 2a2+ 1a2-a+ 1 a-2a2-1a2+a-1)) c)((((1 0 0 11 1 0 00 1 1 00 0 1 1)))) d)((((2-3 4 3 1 5 -1 0-1

0 2 4))))

e)((a0b b a0

0b a))

Exercice 18

Ecrire sous forme matricielle les systèmes linéaires suivants. Résoudre, lorsque c"est possible, en discutant

selon les valeurs des paramètresm,p,a,b,cetd. a)???x+my+z= 1 mx+y+ (m-1)z=m x+y+z=m+ 1b)???mx+y+z=a x+my+z=b x+y+mz=c c)???2x-2y+z= 3m-2 -x+my+ 2z= 2m x+ 2my-3z= 0d)???x+y+ (2m-1)z= 1 mx+y+z= 1 x+my+z= 3(m+ 1) e)???????(m+ 2)x=a

2y-z+mt=b

-2mx+my+ (m+ 1)z+mt=c

2x-2y+ (m+ 2)z=df)???a

2x+ay+z= 1

ax+aby+bz=ab a

2x+aby+z=a2

Exercice 19

mdésigne un paramètre réel. On noteAla matrice : (-5 1 2 m-1-2m-3 -1-1m-1))

1. Calculer le rang deA(en discutant selon les valeurs dem)

2. On supposemchoisi de telle façon que le rang deAsoit 3. Calculer, en fonction dem, les 5 termes

de la matrice inverseA-1qui occupent la première colonne et la première ligne deA-1.

MASS 2-Algèbre4TD 0

Licence MASS 22009-2010

TD 1 : Bases et applications

Exercice 1 (sous-espaces vectoriels deR2)

Parmi les ensembles suivants, déterminer ceux qui sont des espaces vectoriels : -A1={(x,y)?R2: 2x+ 3y= 0}; -A2={(x,y)?R2: 2x+ 3y= 1}; -A3={(a+b,a-b)|a,b?R}.

Exercice 2 (sous-espaces vectoriels deFonct(R,R))

On rappelle queFonct(R,R)désigne l"espace vectoriel des fonctions deRdansR. Parmi les sous-ensembles

suivants deFonct(R,R), lesquels forment des sous-espaces vectoriels? -F1={f:R→R|fest paire}; -F2={f:R→R|fest impaire}; -F3={f:R→R|?x?Z,f(x) = 0}; -F4={f:R→R|?x?Z,f(x) = 1}; -F5={f:R→R|fest bornée}.

Exercice 3

SoitEun espace vectoriel. Soit(u1,...,u4)une famille libre deE.

1. Que savez-vous sur la dimension deE?

2. Les familles suivantes sont-elles libres :

Exercice 4

SoitEun espace vectoriel. Soit(u1,...,u4)une famille génératrice deE.

1. Que savez-vous sur la dimension deE?

2. Les familles suivantes sont-elles génératrices :

(u1,u2,u3,0,u4),(u1,u2,u3+u4,u4)

Exercice 5

DansR3, déterminer si les familles sont génératrices, libres, liées, forment des bases. Si la famille est une

base, calculer les coordonnées des vecteurs de la base canonique dans cette nouvelle base : u

1= (1,2,3)?,u2= (4,0,-1)?etu3= (3,7,9)?,

puis mêmes vecteursu1etu2etu3= (-1,14,19)?.

Exercice 6

Soitfune application linéaire, montrer que :(kerf={0})??(fest injective).

Exercice 7

Soienta, b, c, d, des scalaires etfune application : R

2→R2?x

y? ?→f?x y? =?ax+by cx+dy?

MASS 2-Algèbre1TD 1

1. (a) Montrer quefest une application linéaire.

(b) Ecrire l"image parfdes vecteurse1,e2, base canonique deR2. (c) Calculer l"image parfd"un vecteur quelconque deR2.

2. Soitf1, l"application linéaire oùa=b=c=d= 1/2.

(a) Calculerkerf1, montrer quef1◦f1=f1. (b) Donner la nature def1et l"ensemble des points invariants parf1. (c) SoitMun point deR2de coordonnées(x,y), donner une construction géométrique du point M

1de coordonnéesf1(x,y).

3. Soitf2, l"application linéaire oùa=b=c=d= 1. Donner une construction simple de cette

nouvelle application linéaire (penser aux composés d"AL).

4. Soitf3, l"application linéaire oùa=d= 0,b= 1etc=-1.

(a) Calculerkerf3, qu"en déduisez-vous? (b) Donner une construction simple de cette nouvelle application linéaire.

5. Soitf4, l"application linéaire oùa= 3/4,b=-1/4,c=-3/4etd= 1/4.

(a) Déterminer le noyau, l"image et l"ensemble des invariants def4. (b) Calculerf4◦f4, qu"en déduit-on? (c) DéterminerM2c,c(f4),M3c,c(f4)etMnc,c(f4), expliquer.

6. Sur un même graphique dessiner le point M et les pointsM1,M2,M3etM4images respectives du

pointMpar les applicationsf1,f2,f3etf4.

Exercice 8

Soitfl"application

R

2→R2

(x,y)?→f(x,y) =?3x-y+ 3

4,-3x+y+ 34?

Est-ce une application linéaire?

Exercice 9

SoitR2l"espace vectoriel muni de la base canonique(?e1, ?e2). Soitfla rotation de centre O(0,0)et d"angle

π/4(f:R2→R2est une application linéaire). Ecrire la matriceAdefdans la base canonique. Déterminer

le vecteur?yimage parfdu vecteur?xavec?x= 9/4?e1+ 2/3?e2.

Exercice 10

Soit, dansR3, les systèmes de vecteurs suivants :

B:?e1= (1,1,0)??e2= (1,-2,1)??e3= (0,2,1)?

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