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Niveau Maths sup
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Algèbre : matrice de passage !

Posté par
dellys_
26-06-11 à 10:12

Bonjour à tous !


Quand on a une matrice A dans une certaine base B et qu'on veuille l'écrire dans une nouvelle base B' on détermine la matrice de passage P de la nouvelle vers l'ancienne base puis on fait le produit  P^{-1}AP  =  A'

Dans quel cas au juste on peut dire que la matrice inverse de P est la matrice ^{t}P ?

merci d'avance

Posté par
klux
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 10:16

Bonjour,

Si P est une matrice orthogonale, alors P^{-1}=^tP.

Posté par
klux
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 10:18

Si P est une matrice orthogonale, alors ^tPP=I_n=P ^tP.

Donc P est inversible d'inverse P^{-1}=^tP.

Posté par
dellys_
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 10:20

Merci pour ta réponse rapide !


ça veut dire quoi matrice orthogonale ?
J'ai des exercices dans certains bouquins ou j'ai l'impression qu'ils utilisent tjrs la matrcice ^{t}P et d'autres non ! je suis un peu perdu...

Posté par
klux
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 10:26

Regarde ce lien : .

Posté par
dellys_
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 10:30

Citation :
Le carré du déterminant d'une matrice orthogonale est égal à 1. Le déterminant d'une matrice orthogonale est donc égal à +1 ou -1. Si A est une matrice orthogonale et que son déterminant est +1 (respectivement -1), on dit que A est directe (respectivement indirecte).


Mais si je trouve qu'une matrice a un dét = 1 ! puis je directement dire que ^tP=P^{-1}  ?   (ps : on disait ça en mécanique !)

Posté par
dellys_
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 10:38

Je prends cet exemple :


On a une matrice M tq

       1  -1  -1
M =   -1   2   0
      -1   0   3

elle est dans la base canonique B = (e1, e2 ,e3)

et   B'= (e1' , e2', e3')   tq :  e1'=e1  ,  e2'=e1+e2 ,  e3'=2e1+e2+e3



la matrice de passage P est donc :      1  1  2
                                        0  1  2
                                        0  0  1

si j'essaie d'exprimer les vecteurs de l'ancienne base en fonction des nouveaux pour que je détermine P^{-1} je trouve un résultat différent que ^tP


pourquoi ?

Posté par
klux
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 10:38

Grave erreur de raisonnement !

SI P est orthogonale, ALORS det(P)=1 ou det(P)=-1.

Mais la réciproque est fausse !!

Regarde, par exemple, P=\left(\begin{array}{ccc}1 & 1 \\ 0 & 1\\\end{array}\right).

Posté par
klux
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 10:41

Citation :
B'= (e1' , e2', e3')   tq :  e1'=e1  ,  e2'=e1+e2 ,  e3'=2e1+e2+e3



la matrice de passage P est donc :      1  1  2
                                        0  1  2
                                        0  0  1


C'est e3'=2e1+e2+e3 ou e3'=2e1+2e2+e3 ??

Si c'est e3'=2e1+e2+e3, alors ta matrice de passage est fausse.

Posté par
klux
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 10:43

Citation :
si j'essaie d'exprimer les vecteurs de l'ancienne base en fonction des nouveaux pour que je détermine P^{-1} je trouve un résultat différent que ^tP


C'est normal, P^{-1} et ^tP n'ont, a priori, aucune raison d'être égale.

Cas particulier : lorsque P est orthogonale, alors P^{-1}=^tP.

Posté par
dellys_
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 11:03

ah pardon erreur de frappe : la deuxième ligne c'est 0 1 1

alors

Citation :
P^{-1}
que je trouve en exprimant les vecteur de l'ancienne base en fct des nouveaux n'a rien à voir avec
Citation :
^tP
; mais dans le corrigé il écrit
Citation :
^tP.M.P
pourquoi ?

comment peut-on reconnaitre directement si une matrice P est orthogonale ou non ?

merci encore !

Posté par
dellys_
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 11:04

h pardon erreur de frappe : la deuxième ligne c'est 0 1 1

alors P^{-1} que je trouve en exprimant les vecteur de l'ancienne base en fct des nouveaux n'a rien à voir avec ^tP
; mais dans le corrigé il écrit ^tP.M.P
pourquoi ?

comment peut-on reconnaitre directement si une matrice P est orthogonale ou non ?

merci encore !

Posté par
klux
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 11:17

Citation :
alors P^{-1} que je trouve en exprimant les vecteur de l'ancienne base en fct des nouveaux n'a rien à voir avec ^tP
; mais dans le corrigé il écrit ^tP.M.P
pourquoi ?


Ton corrigé est donc faux...

Citation :
comment peut-on reconnaitre directement si une matrice P est orthogonale ou non ?


Tu appelles C1, C2 et C3 les trois colonnes de P.

P est orthogonale si, et seulement si, la famille (C1,C2,C3) forme une base orthonormée de R^3.

En pratique, tu vérifies que les vecteurs C1, C2 et C3 sont 2 à 2 orthogonaux (tu vérifies donc que C1.C2=C1.C3=C2.C3=0 où . représente le produit scalaire) et qu'ils sont unitaires (tu vérifies donc que ||C1||²=||C2||²=||C3||²).

Dans ton exemple, ce n'est clairement pas le cas...

Posté par
klux
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 11:18

||C1||²=||C2||²=||C3||²=1 pardon...

Posté par
dellys_
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 11:25

Merci pour ton aide ! j'y vois un peu plus clair même si je comprends tjrs pas pourquoi dans pratiquement tous les exos que j'ai ils n'utilisent que la relation ^tP.A.P sans parler d'orthogonalité !
Dans l'exemple que j'ai donné ils trouve que A' est la matrice Id

Posté par
klux
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 11:34

Je crois comprendre moi ! La matrice P que tu as donné n'est pas celle du corrigé j'imagine ?

Je m'explique :

M est une matrice symétrique réelle (élément clé !) donc M est diagonalisable dans une base orthonormée (fondamental également !). C'est-à-dire qu'il existe une base orthonormée dans laquelle la matrice de l'endomorphisme canoniquement associé à M est diagonale.

Il faut donc trouver une base formée de vecteurs propres de cet endomorphisme et l'orthonormaliser (algorithme de Gramm-Schmidt).

Ensuite, en notant P la matrice de passage de la base canonique vers cette nouvelle base orthonormée formée de vecteurs propres, on a la relation A'=tPAP car P-1=tP puisque P est orthogonale.

Posté par
klux
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 11:39

Oublie mon dernier message, ton corrigé fait autre chose et puis si t'es en sup tu n'as pas dû comprendre la moitié de ce que j'ai écrit...

Je ne comprends vraiment pas ton corrigé.

Appelons u l'endomorphisme canoniquement associé à la matrice M.

Ce qui est sûr, c'est que la matrice de u dans la base B' n'est pas l'identité.

Posté par
klux
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 11:49

Le mieux serait que tu tapes intégralement l'énoncé et le corrigé de cet exercice pour que je puisse comprendre ça...

Posté par
dellys_
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 11:50

voici l'exercice ! je vais poster la correction qu'ils ont donné j'espère quelle sera lisible...

Algèbre : matrice de passage !

Posté par
dellys_
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 11:52

voilà :

Algèbre : matrice de passage !

Posté par
klux
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 12:18

Ah ben ça change tout !

f n'est pas un endomorphisme mais une forme bilinéaire (symétrique).

Or, pour une forme bilinéaire, on a bien la relation A'=tPAP.

Posté par
dellys_
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 16:33

Ah bon ? je ne savais pas
je pensais que j'avais une matrice M une ancienne et une nouvelle base, alors c tjrs  P^{-1}MP
Qu'est ce qui change si j'ai une forme bilinéaire ? et pourquoi ça marche pas avec le P^{-1}

Posté par
klux
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 16:37

Je suis désolé mais ça dépasse mon niveau... Je ne connaissais pas cette relation non plus, mais je l'ai trouvé dans un cours sur les formes bilinéaires.

Quel est ton niveau en maths ?

Pour les applications linéaires (et donc en particulier pour les endomorphismes), la formule de changement de base est A'=P-1AP.

Et pour les formes bilinéaires, la formule est A'=tPAP.

Il faudrait demander à quelqu'un qui pourrait t'expliquer/donner la démonstration.

Désolé.

Posté par
klux
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 16:40

C'est l'avant-dernier théorème de la page 1 : .

Posté par
klux
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 16:44

J'ai trouvé une explication page 7 : .

Posté par
dellys_
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 16:51

Merci beaucoup pour ton aide
Je suis en maths spé ! j'avais mit maths sup par erreur
Donc j'ai tjrs pas bien compris comment ça marche ces changements de base ! comme je te disais en mécanique rationnelle le prof m'a tellement répété qu'une matrice dont le déterminant vaut 1 ben on écrit directement t^P=P^{-1} et j'ai fait cette erreur en examen d'algèbre !!! snif

Posté par
dellys_
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 16:54

Ah j'avais pas lu ton dernier post ! oui, là c'est clair

Merci beaucoup pour ton aide !  

Posté par
klux
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 16:55

En quelle filière ? Moi je suis en PC et ce n'est pas au programme... On parle pourtant de forme bilinéaire mais je n'ai jamais vu cette formule de changement de bases (qui n'est pas très éloignée de celle pour les applications linéaires).

C'est quoi la mécanique rationnelle ?

En tout cas, une matrice P dont le déterminant vaut 1 n'a aucune raison de vérifier la propriété tP=P-1. Voir le contre-exemple suivant : P=\left(\begin{array}{ccc}1 & 1 \\ 0 & 1\\\end{array}\right).

Posté par
klux
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 17:03

En fait, je viens de trouver cette formule dans mon cours de sup ! (PCSI)

Posté par
Camélia Correcteur
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 17:14

Bonjour, j'arrive un peu après la bataille, mais voilà des explications faciles à retenir, même si le poly cité par klux fait très bien le travail!

Cas d'un endomorphisme: y=f(x). dans une base donnée, on a Y=AX. On change de base par une matrice de passage P. Alors Y=PY' et X=PX'. On a donc Y'=P^{-1}Y=P^{-1}AX=(P^{-1}AP)X' et voilà pourquoi A'=P^{-1}AP

Cas d'une forme bilinéaire b(x,y). On a b(x,y)={}^tYAX Avec les notations ci-dessus pour le changement de base: b(x,y)={}^tY'({}^tPAP)X' et voilà pourquoi A'={}^tPAP

En général il n'y a pas de rapport entre {}^tP et P^{-1}

Posté par
klux
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 17:19

Merci Camélia, c'est parfait

Posté par
Camélia Correcteur
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 17:32

Posté par
dellys_
re : Algèbre : matrice de passage ! 26-06-11 à 20:35

Merci beaucoup à vous deux j'ai compris maintenant


ps : Klux>> La mécanique rationnelle traite la géométrie des masses, les torseurs, les tenseurs d'inertie, la cinématique du solide, la cinétique...ect ! on utilise beaucoup les matrices de passage d'un repère à l'autre



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