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Matrice a la puissance n et Binome de Newton

Posté par
Celvec
20-04-09 à 16:40

Bonsoir,

Je dois calculer, a l'aide de la formule du Binôme de Newton, la matrice An pour n*:

J'ai la matrice A=

2-1-1
-12-1
-1-12



Je suis la démarche habituelle apprise en cours, et j'exprime donc A=J+2I avec J=
0-1-1
-10-1
-1-10


J'exprime donc maintenant J2 et j3 pour voir si la matrice J s'annule pour ces puissances. Elle ne semble pas s'annuler pour les puissances donc je me dis que je vais devoir exprimer Jk en le démontrant par récurrence, pour appliquer le Binôme a An. MAIS voila mon problème, meme en ayant exprimé J2, J3 et meme J4, je n'arrive pas a sentir l'hypothèse de récurrence que je vais devoir démontrer pour Jk...j'avoue etre un peu perdu la...si quelqu'un est en mesure de m'éclairer, je l'en remercie.

Posté par
MatheuxMatou
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 16:53

bonjour

prend plutôt A=B+C

avec B=\(\array{0&0&0\\-1&0&0\\-1&-1&0}\)

et je te laisse deviner C !

cela ira mieux

mm

Posté par
Celvec
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 17:33

Si je calcul B et C je remarque que B s'annule a la puissance 3, ce qui n'est pas vrai pour C, alors je ne me sens pas plus avancer a moins de dire que pour tout n supérieur a 3, An se comporte comme Cn ? Non, une subtilité doit m'échapper, car je ne comprend toujours pas comment m'en sortir...D'autant plus que nous n'avons jamais traité l'exercice en posant 2 nouvelles matrices. Merci tout de même MatheuxMatou

Posté par
MatheuxMatou
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 17:39

d'accord, mais l'annulation de toutes les puissances supérieures à 3 de B te dégage un paquet de terme de ton développement ! on peut même dire qu'il ne reste que 3 termes !

Posté par
Celvec
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 17:57

Ok, Bn s'annule pour n3, mais ce que je ne comprend pas c'est que ce n'est pas le cas pour C, je vais donc avoir n terme pour C non ?

Posté par
MatheuxMatou
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 18:00

euh... tu connais le développement du binôme de Newton ???

c'est une somme de produits de puissances non ?

et que devient un produit quand un terme est nul ?

écris ton développement

mm

Posté par
infophile
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 18:02

Alain > Ce qu'il veut dire c'est qu'il restera quand même C^n.

Posté par
MatheuxMatou
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 18:04

oui !

il restera C^n ; C^(n-1) et C^(n-2)... là je suis d'accord mais il n'y aura que ces trois termes... tu es d'accord ?

Posté par
MatheuxMatou
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 18:05

(mais il n'y aura pas n termes pour C comme tu le disais précédemment)

Posté par
infophile
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 18:06

Oui mais ça revient à calculer C^n, est-ce vraiment plus simple ? (je n'ai pas cherché)

Posté par
MatheuxMatou
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 18:12

ah ben c'est un peu plus simple...

binôme de Newton avec C=2*I+D... où D est la transposée de B... tu vois la suite ?

Posté par
infophile
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 18:13

Ah oui ok, je n'avais pas fait attention à ce qu'était la matrice C.

Au temps pour moi

Posté par
Celvec
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 18:15

Je retombe sur le meme problème, je ne sais pas calculer C, je ne sens pas l'hypothèse de récurrence a démontrer (les transposées sont au programme de l'an prochain, donc je peux être sur que la méthode (même bonne), n'est pas celle a employer), daprès les différents exercices traités en cours je pense bien qu'il faut partir de A=J+2I..... :s

merci de vous mobiliser comme ca

Posté par
Celvec
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 18:17

rectification, les transposés sont bien dans mon cours, mais jamais utilisées pour l'instant (0 exercice, 0 TD, 0 exemple), je vais fouiller de ce cotès donc...

Posté par
infophile
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 18:17

Ici MM n'utilise aucun résultat sur la transposée, on a juste maintenant une autre matrice nilpotente D qui commute avec I, donc C^n se calcule bien.

Je vous laisse

Posté par
MatheuxMatou
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 18:17

lis mes réponses Celvec ! il n'y a pas à "deviner d'hypothèse de récurrence !

Posté par
MatheuxMatou
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 18:18

mais il n'y a rien à savoir sur les transposer... c'était juste la flemme de recopier une matrice... écris D et calcule ses puissances !

Posté par
MatheuxMatou
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 18:20

oui, je suis en train de me dire qu'au début, il faudrait quand même que B et C commutent pour appliquer le binôme !

Posté par
MatheuxMatou
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 18:22

Stop !

B et C ne commutent pas !

mon idée est mauvaise (erreur de débutant )

excuse Celvec... oublie tout ce que j'ai dit

Posté par
Celvec
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 18:26

héhé ok, c'est pas bien grave, dans tout les cas je te remercie vraiment

Je retombe sur le même problème donc...

Posté par
MatheuxMatou
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 18:32

non, si on revient à ta matrice J, il y a peut-être moyen de trouver sa puissance k

tu remarqueras que J²=2I-J

Posté par
MatheuxMatou
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 18:42

cela n'est pas totalement trivial...

mais tu peux chercher deux suites a(n) et b(n) telles que Jn=a(n) I + b(n) J

elles existent en vertu du fait que J²=2I-J

a(0)=1 et b(0)=0
a(1)=0 et b(1)=1
a(2)=2 et b(2)=-1

tu trouves une relation de récurrence entre ces suites

tu remarqueras même sur ces relation que leur somme reste constante.

cela permet de calculer leurs valeurs... et donc Jn

Posté par
blopy
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 19:00

Hum mais si on calcule les puissances successives de A, on a une récurrence toute bête, puisqu'on trouve A^k = 3^(k-1)*A. ?

Posté par
blopy
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 19:01

Ah mais c'est obligatoire dans ton énoncé d'utiliser le binôme de newton ?

Posté par
Celvec
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 19:04

Binome obligatoire ouè, sinon je vais chercher du cotès de ta dernière proposition MatheuxMatou.

merci

Posté par
blopy
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 19:16

Normalement tu arrives au bout en définissant 2 suites, tu tombes sur une recurrence linéaire d'ordre 2 et tu trouves les racines avec les conditions initiales ^^

Posté par
gui_tou
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 19:38

C'est là qu'on se dit que c'est bien la diagonalisation

Posté par
infophile
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 19:39

J'ai pensé la même chose

Posté par
lafol Moderateur
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 21:46

Bonsoir
vu l'heure tardive, je dis peut-être des c.... mais en écrivant A = 3I - J, ça marche tout seul, non? (J² = 3J donc récurrence simple pour J^k)

Posté par
MatheuxMatou
re : Matrice a la puissance n et Binome de Newton 20-04-09 à 23:06

alors là, Lafol...

je crois que tu as raison !

j'avais pas vu... et c'est de loin le plus simple et cela utilise le binôme.

Celvec : exploite l'idée de lafol... elle semble prometteuse.



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