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Forme quadratique...

Posté par
francis_aix
06-05-08 à 15:04

Bonjour à tous,

Je vous soumet un petit exercice sur les formes quadratiques sur lequel j'ai du mal avec les calculs.

Soit q(x)=2x_1^2+5x_2^2+5x_3^2+4x_1x_2-4x_1x_3-8x_2x_3 une forme quadratique de \mathbb{R}^3 dans \mathbb{R}.

On note \mathcal{E}=\{e_1,e_2,e_3\} la base canonique de \mathbb{R}^3.

1) Donner la matrice A de q dans la base \mathcal{E}.

A=\left(\begin{array}{ccc} 2 & 2 & -2 \\ 2 & 5 & -4 \\ -2 & -4 & 5\end{array}\right)

Jusque là je pense que c'est correct (encore que...).

2) Donner la forme bilinéaire \phi associée à q.

\phi(x,y)=2x_1y_1+5x_2y_2+5x_3y_3+2x_1y_2-2x_1y_3+2x_2y_1-4x_2y_3-2x_3y_1-4x_3y_2.

Là aussi je pense que ça va... à vérifier quand même.

3) Trouver une base \mathcal{E'}=\{e_1',e_2',e_3'\} de \mathbb{R}^3 dans laquelle la matrice A' de q soit diagonale. Préciser A'.

Je ne sais pas si c'est une bonne idée, mais voila ce que je tente de faire.

q(x)=2\left(x_1+2x_2\right)\left(x_1-2x_3\right)+5x_2^2+5x_3^2

Ensuite, on pose le système suivant:

\left\{\begin{array}{rcl} A+B & = & x_1+2x_2 \\ A-B & = & x_1-2x_3\end{array}\right.

Ce qui donne A=x_1+x_2-x_3 et B=x_2+x_3

On a alors:

q(x)=2\left(x_1+x_2-x_3\right)^2-2\left(x_2+x_3 \right)^2+5x_2^2+5x_3^2

Je voudrais avoir quelque chose comme q(x)=\alpha e_1'^2+\beta e_2'^2 + \gamma e_3'^2 mais je n'y arrive pas. Please help

Francis

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Forme quadratique... 06-05-08 à 15:23

Salut francis!

Tout est juste, mais ça ne te donne pas des carrés de formes indépendantes à la fin.

Le mieux est d'appliquer l'algorithme de Gauss:

Tu pars des termes contenant x1 et tu mets sous forme canonique:

q(x)=[2(x_1+x_2-x_3)^2-2x_2^2-2x_3^2]+[5x_2^2-8x_2x_3]+5x_3^2


Il y a un terme "définitif" qui est apparu, [2(x_1+x_2-x_3)^2.

Tu rassembles le reste et tu poursuis avec les termes contenant x2, etc...

Il y a un théorème qui dit que les formes linéaires apparaissant sous les carrés sont indépendantes.

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Forme quadratique... 06-05-08 à 15:24

Pardon, j'ai oublié de rajouter un +4x2x3 dans le premier crochet.

Posté par
francis_aix
re : Forme quadratique... 06-05-08 à 21:27

merci, je vais tenter, mais c'est justement avec l'algorithme de Gauss que j'ai du mal.
je vais essayer de trouver un cours la dessus

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Forme quadratique... 06-05-08 à 21:47

Oh je crois que c'est surtout une question de pratique...C'est vraiment l'analogue de ce qu'on fait quand on a une somme du genre x²+2ax.

Poste ta réponse si tu veux, au besoin je peux te poster les étapes menant à la solution.

Posté par
francis_aix
re : Forme quadratique... 07-05-08 à 09:48

merci mais je crois que j'ai capté le truc, c vraiment tout bete, je ne sais pas pourquoi la prof n'a pas expliqué le processus plus clairement, ou au moins cité l'algorithme de Gauss.

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Forme quadratique... 07-05-08 à 11:11

Petite question indiscrète, ton profil indique que tu es professeur; tu passes l'Agreg Interne?



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