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Puissance n de Matrice

Posté par
Chii
29-07-09 à 10:56

Bonjour à tous,

Peut être que certains comme moi commence à réviser en vu de la rentrée ( qui approche mine de rien)

Alors voila On a 2 matrices, la matrice identité & la matrice
M = (1/6)*(4 1 1
            1 4 1
            1 1 4)
On veut montrer que M^n =aM +bI avec a et b deux réels

Je vois bien que c'est pas récurrence mais je ne trouve pas la propriété à prouver.

J'espere avoir des réponses à ma question
Merci d'avance

Posté par
thiblepri
Re 29-07-09 à 10:58

Bonjour,
Il faudrait déjà identifier a et b en calculant M², la récurrence sera alors beaucoup plus simple.

Posté par
Yusufa
re : Puissance n de Matrice 29-07-09 à 11:45

Salut, moi je pense que tu aurais du commencer à calculer le polynôme caractéristique de M.
Puis, d'après le théorème de Cayley Hamilton M sera solution de ce polynôme.
bon pour continuer donne moi le polynôme caractéristique de cette matrice.

Posté par
thiblepri
Re 29-07-09 à 11:47

En fait, ce que je n'avais pas compris c'est que a et b dépendent de M, ce qui n'est absolument pas évident dans l'énoncé proposé. Dans ces conditions, je ne sais pas si ta méthode est bonne Yusufa.

Posté par
Ulusse
re : Puissance n de Matrice 29-07-09 à 14:28

Pour calculer explicitement les coefficients dans le développement, il faut mettre les mains dans le cambouis.

Tu peux facilement calculer exactement M^n :
On note J la matrice 3x3 ne comportant que des 1.
Alors M = J + 3I.

I commute avec J, donc tu peux utiliser la formule du binome pour calculer M^n.
Tu remarques que J^n = (3^n)J [récurrence immédiate en calculant J²)
A partir de là, c'est que du calcul, je te laisse le faire.

Posté par
Chii
re : Puissance n de Matrice 29-07-09 à 15:16

re bonjour,
Heureuse de voir des réponses aussi rapide.

Alors Ulusse j'ai déjà utilisé ta méthode que j'ai reussi car comme tu l'a dit c'est assez facile

thiblepri : j'ai calculé M², M^3 je ne trouves pas

Yusufa : jamais entendu parler de ta méthode

merci encore pour vos reponses

Posté par
raymond Correcteur
re : Puissance n de Matrice 29-07-09 à 15:27

Bonjour.

Un moyen très élémentaire.

1°) On calcule M²

Sauf erreur : M^2 = \fra{1}{4}\begin{pmatrix}2&1&1\\1&2&1\\1&1&2\end{pmatrix}

Donc, 4M² = 6M - 2I.

On en déduit facilement M².

En multipliant les deux membres par M, tu dois enclencher une recherche de récurrence.

Il est vrai que si tu connais le théorème du polynôme minimal, cela ira plus vite. Quel est ton niveau ?

Posté par
Chii
re : Puissance n de Matrice 29-07-09 à 21:22

Je suis en Ece1 ...
Mais je vois comment faire, j'ai débloqué le truc tout à l'heure faut jusqte que je vérifie mes résultats

Merci beaucoup de vos réponses

Posté par
raymond Correcteur
re : Puissance n de Matrice 29-07-09 à 23:41

Le calcul direct de M² te donne facilement :

M² = 2$\textrm\fra{3}{2}.M - 2$\textrm\fra{1}{2}.I

Alors, on suppose que, pour tout n > 0, : 2$\textrm M^n = a_n.M + b_n.I

En multipliant par M :

2$\textrm M^{n+1} = a_n.M^2 + b_n.M = a_n(\fra{3}{2}.M - \fra{1}{2}.I) + b_n.M\\
 \\ 
 \\ = \fra{3}{2}a_n.M + (b_n - \fra{1}{2}a_n).I = a_{n+1}.M + b_{n+1}.I

Donc, par identification :

2$\textrm a_1 = 1, b_1 = 0 et pour n > 1 :\\
 \\ 
 \\ \{{a_{n+1} = \fra{3}{2}a_n\\b_{n+1} = b_n - \fra{1}{2}a_n

Je te laisse trouver les deux suites (an) et (bn)

Posté par
Chii
re : Puissance n de Matrice 30-07-09 à 09:23

Il doit y avoir une erreur car an est sensé être récurrente linéaire double ...

Posté par
raymond Correcteur
re : Puissance n de Matrice 30-07-09 à 09:53

Exact.

Dans le calcul de Mn+1, j'ai mal placé une parenthèse. Reprend mon calcul d'identification.

Posté par
Chii
re : Puissance n de Matrice 31-07-09 à 11:39

Oui donc :
an+1 = (3/2 an +bn)M
bn+1 = -1/2 an

C'est bien ça ?

Posté par
raymond Correcteur
re : Puissance n de Matrice 31-07-09 à 13:07

Oui. (à part le "M").

J'obtiens, pour tout n :

3$\textrm a_n = 2[1-(\fra{1}{2})^n] \ ; \ b_n = (\fra{1}{2})^{n-1} - 1



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