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Combinaison linéaire de matrices

Posté par
losangeles16
29-10-13 à 15:34

Bonjour,

Je suis en Terminale ES spécialité mathematiques et je rencontre actuellement un problème sur un exercice que je ne comprends pas vriament, je ne demande pas les réponses mais au moins quelques explications qui pourraient m'aider à poursuivre mes recherches et reussir mon exercices. Merci d'avance

Voici l'énoncé de l'exercice :

On considère la suite de terme général un= 2^n et la suite de terme général vn= (-1)^n

On pose A= ( 1 1 1 )     B= ( 3 1 1 )
             1 0 0            1 1 1
             1 0 0            1 1 1

et, pour tout entier n appartenant à N, Mn= unA + vnB

1/ Explicitez la matrice Mn.

2/ a/ Calculer Mo, M1, M2, M3

   b/ Montrez que pour tout n appartenant à N,

{ Mn + Mn+1 = 3unA }
  2Mn - Mn+1 = 3vnB


Merci d'avance pour votre aide

Posté par
godefroy_lehardi Posteur d'énigmes
re : Combinaison linéaire de matrices 29-10-13 à 16:53

Bonjour,

Pour la 1/, je pense qu'il faut détailler chacun des 9 termes de la matrice Mn.
Par exemple, le premier terme (en haut à gauche) vaut 2n+3(-1)n

Pour la 2/a, on remplace n par 0, 1, 2, puis 3.

Pour la 2/b, je te fais le premier terme en haut à gauche de Mn + Mn+1 :
2n + 3(-1)n + 2n+1 + 3(-1)n+1 = 2n(2+1) + 3(-1)n - 3(-1)n = 3.2n
On retrouve bien le terme en haut à gauche de 3unA

Posté par
losangeles16
Combinaison linéaire de matrices 29-10-13 à 17:23

bonjour,

merci de votre réponse,

donc pour la 1/, il me faut faire :

2^n X 1 + (-1)^n X 3 = 2^n + 3 X (-1)^n
2^n X 1 + (-1)^n X 1 = 2^n + (-1)^n

et ainsi de suite pour les 7 termes restants?

Les résultats sont donc exprimés en fonction de n ? Et que signifie en fait expliciter la matrice Mn car je ne sais pas quoi faire avec les résultats que je trouve.

Pour la 2/a/

je voudrai juste savoir si mes démarches sont bonnes donc pour Mo = 2 ( 1 1 1 ) + (-1) X ( 3 1 1 )
                                                                        1 0 0              1 1 1
                                                                        1 0 0              1 1 1

= en tout à : ( -1 1 1 )
                 1 -1 -1
                 1 -1 -1

Merci d'avance

Posté par
godefroy_lehardi Posteur d'énigmes
re : Combinaison linéaire de matrices 29-10-13 à 17:54

Expliciter Mn, c'est exprimer les 9 termes en fonction de n

M0 a l'air correct

Posté par
losangeles16
Combinaison linéaire de matrices 29-10-13 à 18:15

d'accord merci,

juste pouvez vous me réexpliquer le 2/ b/ c'est la seule consigne qui me manque..

Posté par
godefroy_lehardi Posteur d'énigmes
re : Combinaison linéaire de matrices 30-10-13 à 09:36

Une fois que tu as explicité Mn, tu écris Mn+1 de la même façon.
Ensuite, il faut additionner Mn et Mn+1 en explicitant chaque terme.
A la fin, on s'aperçoit (ô miracle !) que ça donne la matrice 3unA

Idem pour 2Mn-Mn+1

Posté par
losangeles16
Combinaison linéaire de matrices 30-10-13 à 15:26

donc 2Mn-Mn+1 = 2 (2^n X A + (-1)^n X B) - (2^n+1 X A + (-1)^n+1 X B )?

Posté par
godefroy_lehardi Posteur d'énigmes
re : Combinaison linéaire de matrices 30-10-13 à 15:28

oui

Posté par
losangeles16
Combinaison linéaire de matrices 30-10-13 à 15:39

D'accord merci
mais est ce que je remplace A et B par quelque chose ou pas? Je ne vois pas comment faire pour être honnête..
Et juste, pour les résultats trouvés dans la consigne 1/ je les écris sous forme d'une matrice ou pas

cordialement

Posté par
godefroy_lehardi Posteur d'énigmes
re : Combinaison linéaire de matrices 30-10-13 à 15:42

Oui d'habitude on écrit la matrice entièrement.
En fait, ça revient à écrire les résultats sous forme d'un tableau 3x3 au lieu de 9 lignes.

Posté par
losangeles16
re : Combinaison linéaire de matrices 30-10-13 à 15:46

et donc toute la matrice rédigée aura des résultats en fonction de n exemple 2^n etc?

Comment dois-je faire pour trouver 3vnB à la fin avec l'expression que j'ai écrite ci-dessous?

2Mn-Mn+1 = 2 (2^n X A + (-1)^n X B) - (2^n+1 X A + (-1)^n+1 X B )

Posté par
godefroy_lehardi Posteur d'énigmes
re : Combinaison linéaire de matrices 30-10-13 à 15:54

En pratique, il faudrait calculer pour les 9 termes 2.(2nAij - (-1)nBij)- (2n+1Aij + (-1)n+1Bij)

où Aij et Bij désignent les termes de la ième ligne et de la jème colonne de A et B.

En réalité, il suffit de calculer 3 termes (1;1, 1;2 et 2;2) puisqu'on a des termes identiques dans A et B.

Posté par
losangeles16
re : Combinaison linéaire de matrices 30-10-13 à 16:00

donc 2Mn-Mn+1 = 2 ( 2^n X 1 X1 - (-1)^n X 1 X 1)
              = 4^n + 2^n
              = 6n

? Je comprends pas en remplaçant les termes je ne trouve pas 3vnB....

Posté par
godefroy_lehardi Posteur d'énigmes
re : Combinaison linéaire de matrices 30-10-13 à 16:02

parce que tu as oublié -Mn+1

Posté par
losangeles16
re : Combinaison linéaire de matrices 30-10-13 à 16:07

donc 2Mn-Mn+1 = 2 ( 2^n X 1 X1 - (-1)^n X 1 X 1) - ( 2^n+1 X 1 X 2 + (-1)^n+1 X 1 x 2)
                = 6^n - ( 4^n+1 + (-2)^n+1)
                = 6^n -6^n+1 ?

Posté par
godefroy_lehardi Posteur d'énigmes
re : Combinaison linéaire de matrices 30-10-13 à 16:10

Attention : 2.2n = 2n+1 et 2.(-1)n (-2)n

Posté par
losangeles16
re : Combinaison linéaire de matrices 30-10-13 à 16:17

2Mn-Mn+1 = 2 ( 2^n X 1 X1 - (-1)^n X 1 X 1) - ( 2^n+1 X 1 X 2 + (-1)^n+1 X 1 x 2)
          =( 2^n+1 + 1^n )- ( 2^n+1 X 2 + (-1)^n+1 X 2)
          = 1^n - 1^n+1 x 2

Posté par
godefroy_lehardi Posteur d'énigmes
re : Combinaison linéaire de matrices 30-10-13 à 16:21

Je ne comprends pas bien tes notations. Que signifient X1 et X2 ?

Essayes de faire le calcul avec les éléments (1;1) des matrices A et B (1ère ligne et 1ère colonne).
Ensuite avec les éléments (1;2), puis avec (2;2).
Les autres résultats se retrouvent grâce à ces trois-là.

Posté par
losangeles16
re : Combinaison linéaire de matrices 30-10-13 à 16:24

x 1 c'est multiplié par 1

Ce que je ne comprends pas c'est qu'il faut faire 3 calculs pour trouver que 2Mn - Mn+1 = 3vnB ?
jarrive pas à comprendre.

est ce que Mn + Mn+1 = Mn + Mn+1= (2^n +2^(n+1))A+0
Mn + Mn+1= (2^n +2*2^n)A
Mn + Mn+1= 3*(2^n)A
Mn + Mn+1= 3*UnA

Posté par
godefroy_lehardi Posteur d'énigmes
re : Combinaison linéaire de matrices 30-10-13 à 16:45

Si ça peut t'aider à y voir plus clair...

A=\begin{pmatrix} 1&1&1\\1&0&0\\1&0&0\end{pmatrix}   B=\begin{pmatrix} 3&1&1\\1&1&1\\1&1&1\end{pmatrix}

M_n=2^nA+(-1)^nB=\begin{pmatrix} 2^n&2^n&2^n\\2^n&0&0\\2^n&0&0\end{pmatrix}+\begin{pmatrix} 3(-1)^n&(-1)^n&(-1)^n\\(-1)^n&(-1)^n&(-1)^n\\(-1)^n&(-1)^n&(-1)^n\end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 2^n+3(-1)^n&2^n+(-1)^n&2^n+(-1)^n\\2^n+(-1)^n&(-1)^n&(-1)^n\\2^n+(-1)^n&(-1)^n&(-1)^n\end{pmatrix}

2.M_n=\begin{pmatrix} 2.2^n+6(-1)^n&2.2^n+2.(-1)^n&2.2^n+2.(-1)^n\\2.2^n+2.(-1)^n&2.(-1)^n&2.(-1)^n\\2.2^n+(-1)^n&2.(-1)^n&2.(-1)^n\end{pmatrix}

M_{n+1}=\begin{pmatrix} 2^{n+1}+3(-1)^{n+1}&2^{n+1}+(-1)^{n+1}&2^{n+1}+(-1)^{n+1}\\2^{n+1}+(-1)^{n+1}&(-1)^{n+1}&(-1)^{n+1}\\2^{n+1}+(-1)^{n+1}&(-1)^{n+1}&(-1)^{n+1}\end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 2.2^n-3(-1)^n&2.2^n-(-1)^n&2.2^n-(-1)^n\\2.2^n-(-1)^n&-(-1)^n&-(-1)^n\\2.2^n-(-1)^n&-(-1)^n&-(-1)^n\end{pmatrix}



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