Bonjour,
Je suis sur un exo assez connu dont j'ai déjà vu une résolution sur le site, seulement elle utilisait des notions qui ne sont pas à mon programme.
L'énoncé est simple:
Soit B une matrice nilpotente, montrer que pour tout A qui commute avec B :
det(A+B)=det(A)
J'ai déjà fait le cas ou A est inversible, le deuxième m'est très obscur. Je ne peux pas utiliser les notions de spectre/trace qui me sont inconnues.
Merci d'avance pour votre aide
Bonjour,
Une piste à explorer :
Si A n'est pas inversible, alors det(A) = 0.
On considère le polynôme en x : Det(A + xIn) où In est la matrice unité.
x=0 est un zéro de ce polynôme, et comme les racines d'un polynôme sont en nombre fini, il existe un intervalle ouvert I tel que pour tout x I, x
0, on ait det(A + xIn)
0 et donc (A + xIn) soit inversible.
Sachant que, si B commute avec A, il commute également avec (A + xIn) (c'est facile à montrer), on a, toujours tout x I, x
0, en utilisant la proposition pour A inversible que tu as déjà démontrée :
det((A + xIn) + B) = det(B)
Le terme de gauche étant continu en x, on a très envie d'écrire :
limx-> 0 det((A + xIn) + B) = det(B)
Et donc :
Det(A+B) = det(B)
Il reste à voir si tout ça tient rigoureusement
Le Hibou, le raisonnement que tu donne est très joli, reste à voir si j'arriverais à trouver ça de moi même, attention juste petite erreur :
et non det(B). Sinon très compréhensible merci.
Carpediem, je sais pas trop où aller car j'avais déjà essayé de prendreoù
et
mais je n'arrive pas à en sortir quelque chose d'intéressant en utilisant le binôme.
Merci à vous deux
Bojour Atepadene,
si tu as fait le cas inversible c'est terminé !
En effet, si est inversible alors comme
commute avec
on en déduit que
.
Le cas restant, et
non inversibles, est trivial.
C'est un peu bizarre qu'on te fasse travailler avec des déterminants mais qu'on t'interdise d'utiliser le trace ou les valeurs propres de la matrice.
Petite simplification, si tu as le droit de réduire B sous forme de Jordan, alors s'écrit aussi
, où P est la matrice telle que
la matrice triangulaire supérieure stricte avec des 1 sur la première diagonale supérieure.
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Sinon, tu peux démontrer à la main que si A et B commutent elles sont cotriangularisables dans C (ie il existe une base où A et B sont toutes les deux triangulaires supérieures).
Ensuite, sans parler de valeur propre, si tu appelles la diagonale de la matrice triangulaire qui correspond à A et
celle qui correspond à B alors
est le produit des
(règle de calcul usuel, développement par rapport à la première colonne ou ligne).
Donc si tu arrives à montrer que tous les \mu_i sont en fait nuls, tu auras montré que .
Pour montrer que les sont nuls, il suffit de remarquer que
, où
, où est la matrice triangulaire qui correspond à B. Or,
pour tout i (par récurrence ou calcul direct). Donc
pour tout i, donc tous les
sont nuls pour m assez grand (B est nilpotente).
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