Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau maths spé
Partager :

Existence d'une matrice orthogonale

Posté par
supatomic
18-01-25 à 07:01

Bonjour,

Il m'a été donné cet exercice sur les matrices orthogonales :
Soit A,B \in \mathscr{M}_n(\R). Montrer que si A A^\top = B B^\top, alors il existe Q\in \text{O}_n(\R) une matrice orthogonale vérifiant B = AQ.

J'ai d'abord traité le cas où A ou B était inversible, ce qui a bien fonctionné. J'ai ensuite tenté de généraliser en utilisant un argument de densité mais je n'ai pas abouti.

Merci pour votre aide.

Posté par
carpediem
re : Existence d'une matrice orthogonale 18-01-25 à 08:55

salut

peut-être utiliser que AA^\top est symétrique donc diagonalisable et qu'il existe une matrice orthogonale P et diagonale D telles que AA^\top = PDP^\top et pareil pour B

Posté par
supatomic
re : Existence d'une matrice orthogonale 18-01-25 à 22:00

Merci pour ta réponse.

J'y ai pensé mais je trouve que (A^\top P)^\top (A^\top P) = D et pareil pour B. Donc en posant M = A^\top P  on  a  M^\top M = D.
De là j'en conclus que les colonnes de M forment une famille orthogonale mais je suis bloqué après.

Posté par
GBZM
re : Existence d'une matrice orthogonale 18-01-25 à 23:54

Bonsoir,
Tu peux utiliser la décomposition polaire. La partie symétrique positive de cette décomposition sera la même pour A et B, même si elles ne sont pas inversibles.

Posté par
supatomic
re : Existence d'une matrice orthogonale 19-01-25 à 02:01

Je n'ai pas encore vu la décomposition polaire. Mais après avoir fait quelques recherches,  c'est en effet très pratique !

Cependant je ne comprends pas pourquoi la partie symétrique positive resterait la même pour A et B si elles ne sont pas inversible.

En faisant mes recherches, la démonstration que j'ai lue reposait sur un argument de densité. Mais si (An) (resp. (Bn))  est une suite de matrices inversibles convergente de limite A (resp. B) , alors rien ne dit qu'on a une relation entre (An) et (Bn).


Est ce que tu pourrais m'expliquer s'il te plaît ?

Posté par
GBZM
re : Existence d'une matrice orthogonale 19-01-25 à 10:01

Ètant donné une matrice symétrique positive S, il existe une unique matrice symétrique positive $R$ telle que $S=R^2$.
Si $S=AA^{\mathsf T}$, alors $R$ est la partie symétrique positive de la décomposition polaire de $A$. Quand $A$ n'est pas inversible, on se sert d'un argument de densité  et du fait que le groupe orthogonal est compact pour montrer qu'il existe une matrice orthogonale U telle que A=SU. Je te laisse conclure.

Posté par
supatomic
re : Existence d'une matrice orthogonale 20-01-25 à 01:49

Ok ! J'ai réussi à finir la preuve. Merci beaucoup pour ton aide.

Posté par
GBZM
re : Existence d'une matrice orthogonale 20-01-25 à 16:29

Avec plaisir.



Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 1722 fiches de maths

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !