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Matrices inversibles

Posté par
Elytinker
24-07-11 à 10:00

Bonjour ,

j'ai un tout petit exercice qui me pose problème . Pouvez-vous m'aider ?

1)Démontrer qu'une matrice M telle que aM²+bM+cI=0 (c0) est inversible .
Application à M=  211 . Calculer M-1
                  121
                  112

M est inversible<=>   M-1M(IR3), M.M-1=M-1.M=I

on a M(aM+b)=-cI
-M((aM-b)/c)=I d'où M-1= (-aM-b)/c

je n'arrive pas à trouver les coefficients a,b,c . J'ai cette équation : 16a+4b+c=0 , impossible à résoudre...

2)Calculer Mn en fonction de M et de I

M inversible donc on peut utiliser le binôme de Newton :

là je suis également bloqué , je n'ai pas exprimé Mn en fonction d'autres matrices , dont je ne vois pas comment utiliser le binôme

Voilà , merci

Posté par
Luna_
re : Matrices inversibles 24-07-11 à 10:19

Bonjour,

Pour trouver a, b et c, tu peux d'abord exprimer M-1 en fonction de a, b, c, puis faire la multiplication de MM-1, et ça te dégagera d'autres équations en fonction de a, b et c.

Pour la deuxième question, pas besoin du binôme de newton, calcule les premières puissances puis tu trouveras un lien entre M et I.

Bon courage !

Posté par
brank
re : Matrices inversibles 24-07-11 à 11:51

Citation :
M inversible donc on peut utiliser le binôme de Newton


le binôme de newton s'utilise quand 2  éléments commutent,et I commute avec toutes les  matrice donc ça va.


Je te propose d'écrire M= (111) (100) si tu veux utiliser le binôme de newton.
                           (111)+(010)
                           (111) (001)

Posté par
brank
re : Matrices inversibles 24-07-11 à 11:54

*edit je rajoute un s à "matrice" ça fait mal aux yeux*


   je voulais écrire comme indication M-I=(111)
                                                             (111)
                                                             (111)

Posté par
lafol Moderateur
re : Matrices inversibles 24-07-11 à 15:47

Bonjour
Pour calculer M^{-1}, tu calcules M^2=\left(\begin{matrix}6&5&5\\5&6&5\\5&5&6\end{matrix}\right)= 5 M - 4I et tu utilises le début.

Posté par
lafol Moderateur
re : Matrices inversibles 24-07-11 à 16:02

Pour calculer M^n, tu prouves par récurrence que M^n = a_nM+ b_nI, où a_{n+1} = 5a_n+b_n et b_{n+1}=-4a_n.
Tu remarques que a_n + b_n est constante, égale à 1, donc b_n = 1-a_n, d'où a_{n+1} = 4a_n+1, suite arithmético géométrique, qu'on étudie par une méthode type point fixe, en posant u_n = a_n+\frac{1}{3}, pour obtenir a_n = \frac{4^n-1}{3}

Finalement, \large  M^n = \frac{4^n-1}{3}M-\frac{4^n-4}{3}I

Posté par
Elytinker
re : Matrices inversibles 25-07-11 à 16:33

bonjour ,

merci pour vos réponses .

Je me suis effectivement trompée pour M² sur la dernière ligne , du coup je n'avais pas trouvé la bonne relation.

en appliquant à la relation de départ j'ai :

M(5a+b)+I(4a+c)=0

I= - M((5a+b)/4a+c) et d'après la définitaion d'une matrice inversible m-1 = 5a+b/4a+c

pour la deuxième question , je ne comprends pas la relation de Mn qu'il faut trouver  . En effet , lorsque je calcule les 3 premiers termes j'ai :

M°= I
M= à matrice énoncé
M²= 5M+4I

et je ne vois pas la relation à démontrer ... sinon pour la récurrence ça marche :

M^n=anM+bnI
M.M^n=anM²+bnM
M^(n+1)=an(5M+4I)+bnM
M^(n+1)=a n+1 M+b n+1I

merci

Posté par
lafol Moderateur
re : Matrices inversibles 25-07-11 à 16:38

M² = 5 M MOINS 4I

et je ne vois pas d'où tu sors que M est multiple de I ? et encore moins comment l'inverse d'une matrice peut être un réel (qui soit dit en passant n'est pas défini puisque tu divises par zéro)

M^2=\left(\begin{matrix}6&5&5\\5&6&5\\5&5&6\end{matrix}\right)=%205%20M%20-%204I

se traduit par M^2 - 5 M + 4I = 0 : a = 1, b = -5 et c = 4...

Posté par
Elytinker
re : Matrices inversibles 26-07-11 à 11:13

ok , je n'avais pas compris . du coup on a :

M-1=(5-M)/4 et il ne reste plus qu'à calculer .

merci !

Posté par
lafol Moderateur
re : Matrices inversibles 26-07-11 à 15:53

(5I-M)/4 ...

ça n'a aucun sens, additionner un nombre avec une matrice ...



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