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problème raisonnement par récurrence avec matrices

Posté par
olapehtna
13-10-12 à 21:09

Bonsoir à tous,

j'ai : a0=2, b0=1 et pour tout n de un système :
an+1=8an+bn
bn+1=2an+9bn

j'ai par ailleurs démontré qu'on peut écrire le système sous la forme (je ne sais pas comment faire une matrice sur le forum) :
matrice (an+1)   = matriceA *(an)         (8   1)
        (bn+1)     (bn), où A est une matrice (2   9)
                                                                                    
je dois maintenant démontrer par récurrence que, pour tout nombre entier naturel n non nul : (an)=An * (a0)
                                                                                             (bn)                 (b0)

Pour l'initialisation pas de problème, c'est pour la partie "hérédité" que je me trouve bloqué à
(an+1)=An* A * (a0)
(bn+1)          (b0)

j'ai tout essayé mais je me trouve coincé à chaque fois ...

merci par avance de l'aide que vous pourrez m'apporter !

Posté par
olapehtna
re : problème raisonnement par récurrence avec matrices 13-10-12 à 21:14

bon biensur j'ai des problèmes pour vous montrer les matrices ..
au cas où vous n'auriez pas compris : la matrice A : (8  1)            
                                                     (2  9)

j'ai montré que :
(an+1) = A * (an)
(bn+1)       (bn)


et je dois montrer que :

(an+1) = A^n+1 * (a0)
                 (b0)

Posté par
olapehtna
re : problème raisonnement par récurrence avec matrices 13-10-12 à 21:16

décidément cela ne s'affiche pas comme je veux..

A : 8 1 2 9

je dois montrer que

(an+1) = A^n+1 * (a0)
(bn+1)                (b0)

Posté par
steen
re : problème raisonnement par récurrence avec matrices 13-10-12 à 21:21

Bonsoir,

Si on appelle Cn le vecteur de coordonnées (an; bn) pour éviter les problèmes d'écriture, ton hypothèse de récurrence s'écrit:

Cn=AC0

Or Cn+1=ACn

Donc Cn+1=AAnCn

Cn+1=An+1C0

Posté par
olapehtna
re : problème raisonnement par récurrence avec matrices 13-10-12 à 21:38

bonsoir,
bien vu,

mais Cn+1 = A*An+1 * Cn   Cn+1 = A*An+1*A*C0 Cn+1= A * An+2 * C0  non ?

Posté par
steen
re : problème raisonnement par récurrence avec matrices 13-10-12 à 21:42

Non, Cn+1=ACn d'après ton énoncé.

Posté par
steen
re : problème raisonnement par récurrence avec matrices 13-10-12 à 21:44

En revanche, dans l'hypothèse de récurrence pour ton hérédité, j'ai oublié un exposant.

Lire Cn=AnC0 en lieu et place de Cn=AC0

Posté par
olapehtna
re : problème raisonnement par récurrence avec matrices 13-10-12 à 21:48

je n'ai du tout compris ton calcul ..

je sais que Cn+1 = A*Cn

mon hypothèse de récurrence est Cn = An * C0

et je dois donc montrer que Cn+1 = An+1 * C0

Posté par
olapehtna
re : problème raisonnement par récurrence avec matrices 13-10-12 à 21:52

a ok c'est ce que je me disais

en fait je n'ai pas compris comment tu passes de

Citation :
Or Cn+1=ACn

Donc Cn+1=AAnCn

Posté par
olapehtna
re : problème raisonnement par récurrence avec matrices 13-10-12 à 22:00

ah ok j'ai compris !

c'est bon

mais il me reste un petit flou car je suis débutant en ce qui concerne les matrices ... je sais que An * A = An+1 mais est ce que A * An = An+1 aussi ? merci

Posté par
steen
re : problème raisonnement par récurrence avec matrices 13-10-12 à 22:00

Ton hypothèse de récurrence est Cn=AnC0

Et on sait que Cn+1=ACn

Maintenant on remplace Cn par AnC0...

On va donc trouver Cn+1=AAnC0

Et comme AAn=An+1...

Posté par
steen
re : problème raisonnement par récurrence avec matrices 13-10-12 à 22:02

Oui c'est pareil, pour ta dernière question, car A et An commutent.

Posté par
olapehtna
re : problème raisonnement par récurrence avec matrices 13-10-12 à 22:13

d'accord , merci beaucoup ! j'ai presque honte tellement que c'était simple finalement

j'ai un autre problème sur une autre récurrence, j'aimerais ton aide si ça te dérange pas :

j'ai ensuite une matrice P = ( 1  1  ; -1   2)

j'ai montré que P-1 = 1/3 ( 2 -1 ; 1  1)

j'ai ensuite calculé le produit matriciel de B = 1/3 (1 1 ; -1 2) * (7 0 ; 0 10) * (2 -1 ; 1 1) et ai trouvé que B = A = (8 1 ; 2 9)

on me demande maintenant de demontrer que pour tout nombre entier naturel n non nul, Bn = P(7n 0 ; 0 10n) * P-1

et je n'y parviens toujours pas ..

Posté par
steen
re : problème raisonnement par récurrence avec matrices 13-10-12 à 22:32

C'est normal que tu aies du mal. Les matrices font cette année leur grande apparition dans le secondaire!

Appelons D ta matrice diagonale (7 0; 0 10)

Tu as dû voir en cours que pour tout n, Dn=(7n 0; 0 10n)

Initialisation pour n=1: tu as montré que B=PDP-1

Hérédité: Supposons qu'au rang n, Bn=PDnP-1

Alors, Bn+1=PDP-1PDnP-1

Essaie maintenant de simplifier tout ça avec la définition de l'inverse d'une matrice: PP-1=I2 où I2 représente la matrice identité d'ordre 2 (c'est à dire celle qui n'a que des 1 sur la diagonale et des 0 ailleurs).

Posté par
steen
re : problème raisonnement par récurrence avec matrices 13-10-12 à 22:45

Ou encore P-1P=I2 ce qui te sera plus utile ici.

Posté par
olapehtna
re : problème raisonnement par récurrence avec matrices 13-10-12 à 22:57

Bn+1=PDP-1PDnP-1 = PDn+1P-1 = P (7n+1 0 ; 0 10n+1P-1 c.q.f.d
je crois que c'est ça, n'estce pas ?

Posté par
steen
re : problème raisonnement par récurrence avec matrices 13-10-12 à 23:05

Oui, c'est ça.

Bn+1=PDI2DnP-1=PDDnP-1=PDn+1P-1

Posté par
olapehtna
re : problème raisonnement par récurrence avec matrices 13-10-12 à 23:08

super, merci

et enfin un dernier truc :

on me demande maintenant de déduire an et bn en fonction de n, de quoi il faut que je me serve en fait ?

Posté par
steen
re : problème raisonnement par récurrence avec matrices 13-10-12 à 23:16

Du fait que A=B tout simplement.

Et comme tu as appris à calculer Bn, tu vas trouver An puis comme Cn=AnC0...

Posté par
olapehtna
re : problème raisonnement par récurrence avec matrices 13-10-12 à 23:44

ah ok !
je trouve donc à la fin an= 7n+10n et bn=7n+2*10n
ma calculette a l'air de me dire que c'est juste

merci beaucoup

Posté par
steen
re : problème raisonnement par récurrence avec matrices 14-10-12 à 00:15

De rien. Je n'ai pas vérifié tes calculs, mais si ta calculette l'a fait...



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