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Niveau Maths sup
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Exercice matrice

Posté par Profil Dims21000 13-02-21 à 15:04

Tout d'abord, bonjour !
C'est la première fois que je pose une question sur ce forum

Je suis en première année de fac, et j'aurais besoin d'aide sur un exercice de maths portant sur les matrices.


Voilà l'énoncé de l'exercice en question :

On considère la matrice réelle B telle que :

B = 2 2 3
        1 1 4
        1 -2 1

(désolé, je ne sais pas comment noter des matrices sur ce site)

1) Vérifier que B est inversible et trouver son inverse par la méthode de votre choix.

2) La trace de B est la somme de ses éléments diagonaux. On note ce nombre tr(B). Déterminer alors α ∈ IR tel que
B3−tr(B)B2+αB−15.I3 = 0
et retrouver le fait que B est inversible.
Montrer que B−1 est un polynôme en B.


J'ai déjà répondu à la première question en utilisant la méthode de Gauss-Jordan :

1) En vous passant les détails des calculs, on se retrouve à un moment avec une matrice triangulaire supérieure : les éléments diagonaux de la matrice étant différents de 0, j'en conclus qu'elle est inversible.

J'ai fini par trouver la valeur de l'inverse de B :
3/5     -8/15      1/3
1/5    -1/15      -1/3
-1/5        2/5          0

2) Je bloque principalement sur cette deuxième question. J'ai successivement calculé les valeurs de B2, de B3 et de la trace (qui, d'après sa définition, vaut 4 dans notre cas).

La question peut sembler bête, mais je suis complètement novice en la matière (et, avouons-le, un peu perdu dans ce chapitre sur les matrices...). Je ne vois pas vraiment comment montrer que B est inversible en utilisant cette équation, et encore moins que B−1 est un polynôme en B.

Si quelqu'un passe par là et a des pistes ou des réponses à m'apporter pour résoudre le problème, n'hésitez pas !
Merci d'avance pour votre aide

Posté par
Camélia Correcteur
re : Exercice matrice 13-02-21 à 15:10

Bonjour.
Je te fais confiance pour les calculs. Voilà le principe général:

Tu as B^3+tr(B)B^2+\alpha B-15I_3, d'où
B(B^2+tr(B)B+\alpha B)=15I_3.

Tu ne vois pas l'inverse de B?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Exercice matrice 13-02-21 à 15:11

... et Bienvenue sur l'

Posté par Profil Dims21000re : Exercice matrice 13-02-21 à 15:26

Merci beaucoup pour votre réponse rapide et pour votre accueil

Je n'ai pas du tout pensé à raisonner comme ça, étant encore peu à l'aise avec le calcul matriciel.

Si j'applique ce principe (si j'ai bien compris) :

B(B2 + tr(B)B + α) = 15 I3

<=> B-1B(B2 + tr(B)B + α) = 15B-1 I3

<=> B2 + tr(B)B + α = 15B-1

C'est bien cela ?


Je ne saisis pas très bien la sous-question "Montrer que B−1 est un polynôme en B. " et ce qu'on attend de nous ici.
Si possible, pourriez-vous éclairer ma lanterne ?

Merci d'avance !

Posté par
GBZM
re : Exercice matrice 13-02-21 à 15:33

Bonjour,

Dire qu'une matrice A (de taille n) est un polynôme de degré d en la matrice B (de taille n), c'est dire qu'il existe un polynôme P=a_dX^d+\cdots+a_1X+a_0 à coefficients dans le corps de base (ici \R) tel que A=P(B), c.-à-d. que
A=a_dB^d+\cdots+a_1B+a_0I_n\;.

Posté par Profil Dims21000re : Exercice matrice 13-02-21 à 15:37

Bonjour et merci beaucoup pour votre réponse !

Je pense avoir compris, j'essaye tout de suite de faire les calculs correspondants en appliquant cette définition.

Posté par
GBZM
re : Exercice matrice 13-02-21 à 15:50

Tu n'as pas beaucoup de calculs à faire : tu as déjà pratiquement écrit B^{-1} comme polynôme en B de degré 2.

Posté par Profil Dims21000re : Exercice matrice 13-02-21 à 15:53

Je vous remercie pour votre réponse !

Donc il suffit juste de diviser par 15 de part et d'autre ?

Si c'est bien ça, je ne sais pas pourquoi je partais dans des calculs plus complexes

Posté par
GBZM
re : Exercice matrice 13-02-21 à 16:02

What else ?

Posté par Profil Dims21000re : Exercice matrice 13-02-21 à 16:11

C'est tout bon dans ce cas !

Merci pour votre temps !



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