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Niveau Licence Maths 1e ann
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Norme 2 pour une matrice

Posté par
Fractal
05-07-15 à 14:20

Bonjour,

Je suis bloqué sur la compréhension d'un exercice, j'aurais souhaité savoir comment s'il vous plaît calcule t-on :

\Vert A\Vert_2

pour :

A=\begin{pmatrix}2&1}&1\\ 
 \\ 2&3&2\\ 
 \\ 1&1&2\\
 \\ \end{pmatrix}

Je vous remercie.

Posté par
Robot
re : Norme 2 pour une matrice 05-07-15 à 14:30

Par définition

\Vert A\Vert_2 = \max\{ \sqrt{(2x_1+x_2+x_3)^2+(2x_1+3x_2+2x_3)^2+ (x_1+x_2+2x_ 2)^2}\;;\, x_1^2+x_2^2+x_3^2=1\}.

On peut calculer ce maximum comme la racine carrée de la plus grande valeur propre de {}^tA\,A.

Posté par
Fractal
re : Norme 2 pour une matrice 05-07-15 à 14:35

Et sans passer par les valeurs propres, y'a t-il un calcul numérique possible ?

Posté par
Robot
re : Norme 2 pour une matrice 05-07-15 à 14:42

Tu développes ce qu'il y a sous le radical (c'est une forme quadratique en x_1,x_2,x_3), et tu as un calcul d'extremum lié (sur la sphère unité). C'est plus simple (mais ça revient au même) d'utiliser les valeurs propres de la matrice de la forme quadratique, qui est justement {}^tA\,A.

Posté par
Fractal
re : Norme 2 pour une matrice 05-07-15 à 18:52

Si je passe par A^TA, j'en arrive à :

\Vert A\Vert_2=\sqrt{\rho(A^TA)}=\sqrt{14+3\sqrt{19}}\approx 5,2

Si j'utilise cela :


\Vert A\Vert_2 = \max\{ \sqrt{(2x_1+x_2+x_3)^2+(2x_1+3x_2+2x_3)^2+ (x_1+x_2+2x_ 3)^2}\;;\, x_1^2+x_2^2+x_3^2=1\}

j'arrive à un blocage après cela :

\sqrt{(2x_1+x_2+x_3)^2+(2x_1+3x_2+2x_3)^2+ (x_1+x_2+2x_ 3)^2}=\sqrt{\underbrace{9x_1^2+11x_2^2+9x_3^2}_{=9+2x_2^2}+18x_1x_2+16x_1x_3+18x_2x_3}

Posté par
Robot
re : Norme 2 pour une matrice 05-07-15 à 19:02

Connais-tu la méthode des multiplicateurs de Lagrange ?

Posté par
Fractal
re : Norme 2 pour une matrice 05-07-15 à 19:05

Non, du moins je ne crois pas. (pour moi Lagrange ça surtout été jusqu'à présent  l'interpolation)

Posté par
Fractal
re : Norme 2 pour une matrice 05-07-15 à 19:12

D'après ce que je viens de voir sur le net, ça dépasse mon niveau.

Posté par
Robot
re : Norme 2 pour une matrice 05-07-15 à 19:17

C'est une méthode de recherche d'extrema liés. Quand on l'applique ici, on s'aperçoit que ça revient à chercher à chercher les valeurs propres de la matrice {}^tA\,A.

Posté par
Fractal
re : Norme 2 pour une matrice 05-07-15 à 19:47

En fait, de tous les cours que j'ai pu voir, le calcul de la norme 2 est à chaque fois fait par le biais de la propriété du rayon spectral de A^TA et jamais par le truchement de la définition, semble t-il.

Posté par
Fractal
re : Norme 2 pour une matrice 05-07-15 à 19:48

De la norme 2 sur une matrice j'entends.

Posté par
Robot
re : Norme 2 pour une matrice 05-07-15 à 20:53

Oui, et on vient de voir pourquoi : la méthode classique de recherche d'extrema liés (multiplicateurs de Lagrange) revient en fait ici à la recherche des valeurs propres de {}^tA\,A.
Il n'empêche que la définition est indispensable, et joue naturellement un rôle dans les démonstrations (comme dans l'autre fil).

Posté par
Fractal
re : Norme 2 pour une matrice 06-07-15 à 07:11

Oui, c'est certain que la définition reste à connaître.

Par contre, son utilisation dans les calculs de la norme 2 pour les matrices n'apparaît nul part (du moins dans les cours de mon niveau).

C'est dommage qu'il n'y ait guère plus d'explications, car du coup tel que c'est à chaque fois "amené", on utilise la propriété et on perd une partie du sens de ce que l'on fait.

Je vois dans mon poly une application numérique directe (on passe directement) de \Vert \Delta A\Vert et de \Vert \delta y\Vert à leurs valeurs numériques respectives, sans plus d'explications sur la formule de conditionnement.
T'avouera qu'il faut quand même s'accrocher ...



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