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matrice diagonalisable

Posté par
severinette
15-05-08 à 16:38

Bonjour , j'ai l'exercice suivant : On note M3(R) l'espace des matrices carrées 3*3 . Soient A =

4 0 0
2 3 0
-1 0 1

D =

4 0 0
0 3 0
0 0 1 .

1) Déterminer les valeurs propres de A et chercher les sous espaces correspondants . A est elle diagonalisable ?

Pcar (A) = det(A - XIn) = (4-x)(3-x)(1-x) . Les valeurs propres sont 4,3,1 .

Un sep est déterminé par ker (f - In) .

Pour la valeur 4 , j'ai ce système :

2x - 12y = 0
-x - 4z = 0

x = -4z , y = -24z , z = z , le sep est engendré par le vecteur (-4,-24,1) , sa dimension vaut 1 .

Pour la valeur 3 , j'ai ce système :

x = 0
2x = 0
-x - 2z = 0

x = z = y = 0 , dimension 0 ?

Pour la valeur 1 j'ai :

3x = 0
2x+2y = 0
-x = 0

meme chose , dimension 0 ?

merci de votre aide .

Posté par
Bali_Bali1987
Re 15-05-08 à 16:47

Bonsoir, la dimnsion d'un sous espace prope ne peut jamais être nulle. Donc soit tu t'es trompée sur la valeur propore, soit tu n'as pas un bon systéme d'équations.

Posté par
Camélia Correcteur
re : matrice diagonalisable 15-05-08 à 16:49

Un sous-espace propre, par définition, n'est pas de dimension 0. Alors pour 4 ton système est
\(\begin{array}{ccc}0 & 0 & 0\\ 2 & -1 & 0\\ -1 & 0 &-3\end{array}\)\(x \\ y \\ z\)=\(0 \\ 0 \\ 0\) ce qui ne me donne pas le sous-espace que tu dis, mais je peux me tromper...

Pour 3:

\(\begin{array}{ccc}1 & 0 & 0\\ 2 & 0 & 0\\ -1 & 0 &-2\end{array}\)\(x \\ y \\ z\)=\(0 \\ 0 \\ 0\) qui donne x=0, -x-2z=0 et qui est donc engendré par (0,1,0)

Posté par
severinette
re : matrice diagonalisable 15-05-08 à 16:52

camélia dans ton dernier système y vaut 0 , et tu lui donnes la valeur 1 dans ton vecteur je ne sais pas...

Pour le systeme de valeur 4 j'ai donc x = -3z , y = -6z , z = z , le vecteur qui engendre cette espace propre est (-3,-6,1) .

Posté par
Camélia Correcteur
re : matrice diagonalisable 15-05-08 à 16:56

Non, mon dernier système est x=0, 2x=0, -x-2z=0, qui donne x=z=0 et me laisse y quelconque!

Pour la valeur 4: OK

Posté par
severinette
re : matrice diagonalisable 15-05-08 à 17:00

d'accord , donc j'en déduis que la matrice est diagonalisable vu que le polynome et scindé et que l'ordre de multiplicité des racines est égale aux dimensions de leur sep .

2)Trouver une matrice inversible P telle que P^-1AP soit une matrice diagonale .

Alors là j'avoue que je saisis très mal le sens de la question ( pour ne pas dire que je comprends rien ) , alors que je sais y répondre stupidement :

la matrice que je donne est :

-4 -3 0
-24 -6 1
1 1 0

son déterminant est non nul , elle est inversible donc ça marche , mais j'ai rien capté à la question , ni à l'intéret de cette question...

Posté par
severinette
re : matrice diagonalisable 15-05-08 à 17:15

3) Soit Y M3(R) telle que Y³ = D . Montrer que Y et D commutent .

Sans me donner la réponse , quelqu'un a t'il une idée du raisonnement à tenir ?

merci

Posté par
Bali_Bali1987
Re 15-05-08 à 17:19

Tu dois montrer que DY=YD (indice: tu peux calculer DY et YD en focntion de Y).

Posté par
severinette
re : matrice diagonalisable 15-05-08 à 17:24

oui en fait je sais que je dois montrer YD = DY bali . Donc avec ton indice j'en déduis que DY = Y^4 et YD = Y^4 , qu'en penses tu ?

Posté par
Bali_Bali1987
re 15-05-08 à 17:26

Posté par
severinette
re : matrice diagonalisable 15-05-08 à 17:30

merci bali    :

Montrer que Y est diagonale et déterminer Y . Là aussi tu aurais un indice s'il te plait ?

Pour le Y est diagonale ça me parait évident que que le corps des matrices diagonales est commutatif ... mais pour déterminer Y ya surement un système à résoudre non ?

merci

Posté par
Bali_Bali1987
re 15-05-08 à 17:35

indice pour trouver Y: Tu sais que Y3=D et élever une matrice diagonale à la puissance n revient à élever à cette même puissance les éléments diagonaux de la matrice. Donc.....

Posté par
Bali_Bali1987
re 15-05-08 à 17:36

tu obtiens alors facilement les elements diagonaux de Y.

Posté par
severinette
re : matrice diagonalisable 15-05-08 à 17:40

j'en etais certaine j'aurais jamais dû demander finalement , donc facile , Y =

racine cubique de 4 , de 3 . et 1 , tout ça en diagonale .

En déduire les solutions de l'équations X³ = A . Ben c'est pareil je parie , ce sont les racines cubiques de sa diagonale ?

Posté par
carpediem
matrice diagonale 15-05-08 à 17:50

salut sev

non à mon avis tu dois passer par P pour trouver Y telle que Y3=P-1AP
puis ensuite trouver X

Posté par
Bali_Bali1987
re 15-05-08 à 17:51

Non pas exactement car A n'est pas diagonale.
Mais par contre puisque A est diagonalisable il esiste une matrice de passage P telle que A= PDP-1. Donc
X3= PDP-1
c'est à dire P-1X3P=(P-1XP)3=D
Alors P-1XP=D' avec D' matrice diagonale dont les élement diagonaux sont les racines cubiques des elements diagonaux de D. Et tu auras enfin X=PD'P-1 .

Posté par
Bali_Bali1987
re 15-05-08 à 17:53

Salut Carpediem, je parlais avec sev ( c'est pourquoi j'ai dit " non pas exactement....)

Posté par
carpediem
matrice diagonale 15-05-08 à 17:55

salut Bali_Bali1987

y a pas de pb

Posté par
severinette
re : matrice diagonalisable 15-05-08 à 18:00

coucou carpe , attendez vous m'embrouillez là , je suis à la question trouver Y .

Donc je vois pas le rapport avec la matrice A , c'est la matrice D qui nous intéresse , pourquoi écrire Y³ = P^-1AP , c'est pas plutot :

Y³ = P^-1DP ?

Posté par
carpediem
matrice diagonale 15-05-08 à 18:04

c'est Y3=P-1AP = D où D est diagonale puis tu suis le développement de Ali BaBa

Posté par
carpediem
matrice diagonale 15-05-08 à 18:05

...donc D=PAP-1...

Posté par
severinette
re : matrice diagonalisable 15-05-08 à 18:10

ben c'est bien ce que je disais , Y c'est bien la matrice avec les éléments diagonaux qui sont les racines cubiques de D ... et comme baba écrit :

Et tu auras enfin X=PD'P-1 . , finalement Y =  X ?

Posté par
carpediem
matrice diagonale 15-05-08 à 18:35

avec nos différentes notation tu as Y =D' mais PD'P-1D' à mon avis car les eléments diagonaux de P et P-1 ne sont pas inverses respectivement donc il faut bien calculer PD'P-1 pour trouver X

Posté par
severinette
re : matrice diagonalisable 15-05-08 à 18:43

sincèrement là je comprends rien , je veux trouver Y d'abord , oublions X.

Y³=P^-1AP = D

donc déjà ici je comprends rien car P^-1 * P ça donne la matrice identité et ça ferait A = D ce qui est faux , donc à partir de là comment trouver Y , quelqu'un peu me donner la réponse toute faite car j'ai beau m'acharner je ne comprends pas...

merci

Posté par
carpediem
matrice diagonale 15-05-08 à 19:00

tu cherches X telle que x^3=A
or tusais que A est diagonalisable donc il existe D diagonale et P inversible telles que D=P^-1AP

alors X^3=A <=> P^-1X^3P=P^-1AP =D
or P^-1X^3P=(P^-1XP)^3
donc en posant Y=P^-1XP tu as Y^3=D ce que tu sais faire comme au début puisque Y et D sont diagonales

donc quand tu as Y alors X=PYP^-1 (mais attention ça ne commute pas) car Y n'est pas Id ou kId avec k réel

Posté par
severinette
re : matrice diagonalisable 15-05-08 à 19:02

ben non pour Y on ne demandait pas de valeur numérique , donc on a :

Y³ = P^-1AP

= (P^-1AD)³ , Y = P^-1QD avec Q qui a les racines cubiques de D sur sa diagonale , c'est ça ?

n'empeche je comprends tjs rien car P¨^-1 * P ça fait I !!! Donc Y³ =  A ?

Posté par
severinette
re : matrice diagonalisable 15-05-08 à 19:02

carpediem oublie X s'il te plait concentrons nous sur Y car je mélange tout , je veux Y sans valeurs numériques...

la 1ere question concerne Y avant X , oublions X pour l'instant .

Posté par
severinette
re : matrice diagonalisable 15-05-08 à 19:03

On part juste de ça :

Y³ = P^-1AP

et juste à partir de ça que faire ?

Posté par
severinette
re : matrice diagonalisable 15-05-08 à 19:08

laissez ça ira j'ai trouvé une correction , je vous remercie bcp carpe et bali



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