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Niveau maths spé
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Matrice symétrique

Posté par
DTB
15-03-09 à 20:23

Bonsoir j'aurai besoin d'aide pour un exercice

Montrer que si il existe une matrice S symétrique définie positive telle que t(M)=S.M.S^-1 alors M est diagonalisable
(t(M):transposée de M)

merci

Posté par
perroquet
re : Matrice symétrique 16-03-09 à 06:22

Bonjour, DTB

On montre que S est le carré d'une symétrique réelle définie positive A (exercice classique).
Ensuite:
^tM=A^2MA^{-2}    donc      A^{-1}\,^t\!MA=AMA^{-1}
ce qui montre que la matrice     AMA^{-1}  est symétrique réelle, donc diagonalisable.
Comme M est semblable à cette matrice, M est diagonalisable.

Posté par
amauryxiv2
re : Matrice symétrique 16-03-09 à 06:46

Il nefaut pas que A soit orthogonale ? J'ai du mal à suivre ... désolé ...

Posté par
amauryxiv2
re : Matrice symétrique 16-03-09 à 09:23

On arrive facilement par des calculs simples au fait que SM est symétrique. Mais je ne me souviens plus des propriétés des matrices symétriques et je ne peux pas aller plus loin

Posté par
lyonnais
re : Matrice symétrique 16-03-09 à 10:13

Bonjour

Je me permet de reprendre le post de perroquet :

Notons C = A.M.A-1. Montrons que C est symétique, donc que tC = C

tC = t(A.M.A-1) = t(A-1).t(M).t(A) = (tA)-1.tM.(tA) = A-1(tM)A = A.M.A-1 = C

Et c'est gagné, tu conclus grâce à l'argument de perroquet.

Bonne journée

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Matrice symétrique 16-03-09 à 11:44

Bonjour ;

On peut aussi montrer (par exemple par le procédé d'orthonormalisation de gram-schmidt) la décomposition dite de Cholesky 3$\fbox{S=L^tL}

L est triangulaire inférieure (inversible) et comme on a par hypothèse 3$\fbox{^tM=L^tLM\left(L^tL\right)^{-1}}

on voit que 4$\fbox{L^{-1}^tML=\;^tLM(^tL)^{-1}} et on conclut par le même argument que perroquet



remarque : L'exercice est en fait une équivalence sauf erreur bien entendu

Posté par
DTB
re : Matrice symétrique 16-03-09 à 19:37

lyonnais comment justifie-tu l'existence de A dans ta première égalité?

Posté par
lyonnais
re : Matrice symétrique 16-03-09 à 20:09

Si S est symétrique définie positive, par le théorème Spectral, il existe une base orthonormale formée de vecteurs propres de S.

Ainsi, on a :

S = P.diag(1,...,n).P-1 où chaque i est > 0

Si tu poses :

A = P.diag(1,...,n).P-1

A² = (P.diag(1,...,n).P-1).(P.diag(1,...,n).P-1) = P.diag(1,...,n).P-1 = S

ok ?

Posté par
amauryxiv2
re : Matrice symétrique 16-03-09 à 20:10

Voilà mon calcul: la question est: y a-t-il une erreur ?

tM = SMS-1 tMtS = SM SM est symétrique. Donc M s'écrit S-1S' où S' est symétrique. D'ou M est symétrique donc diagonalisable.

Posté par
DTB
re : Matrice symétrique 16-03-09 à 20:11

ok lyonnais merci!

Posté par
jandri Correcteur
re : Matrice symétrique 16-03-09 à 21:47

Bonsoir à tous,

amauryxiv2:
Le produit de deux matrices symétriques n'est pas une matrice symétrique en général.

elhor:
Bien vu pour l'équivalence, la réciproque étant d'ailleurs plus facile:
si M=Q^{-1}DQ alors ^tM=^tQD^tQ^{-1}=^tQQMQ^{-1}^tQ^{-1}=SMS^{-1} si on pose S=^tQQ qui est bien symétrique définie positive.

Pour le sens direct on peut se contenter d'écrire S=^tQQ avec Q inversible (car S est la matrice d'un produit scalaire).



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