Normalement, il faudrait montrer que deux matrices complexes quelconques sont reliés par un arc continu. En fait, on peut simplifier le problème car si l'on montre que toute matrice inversible est relié à la matrice identité, alors on aura gagné.
Soit donc A une matrice carrée complexe d'ordre n inversible.
On sait alors qu'elle est trigonalisable, c'est-à-dire qu'il existe P une matrice inversible et T une matrice triangulaire supérieure telle que :
Pour k =1..n, notons
le k-ième élément de la diagonale de T.
Comme A est inversible ces éléments qui ne sont autre que les valeurs propres de A, sont non nuls.
On peut donc les écrire sous la forme
avec pour tout k,
Posons également
.
Définissons maintenant l'application
par pour tout t de [0,1] :
où l'on a posé pour tout k et tout t de [0,1],
1)
définit clairement une fonction continue sur [0,1] qui vérifie
et
2) Pour tout t,
est inversible car les éléments diagonaux de la matrice triangulaire
sont les
qui sont nuls. En effet, on a :
car les
sont strictement positifs.
Ainsi, on a montré que toute matrice inversible est relié à la matrice identité et donc deux matrices inversibles quelconques sont reliées, d'où le résultat.
Kaiser