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Niveau Maths sup
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Inégalité sur un déterminant

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
08-03-08 à 17:58

Salut

Soit \Large%20A=(a_{ij})\in\mathcal{M}_n(\mathbb{C})
Montrer que \Large\rm\det(A)\le\Bigprod_{i=1}^n\Bigsum_{j=1}^n |a_{ij}|

Merci

Posté par
1 Schumi 1
re : Inégalité sur un déterminant 10-03-08 à 13:26

Un pour mon fréro.

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Inégalité sur un déterminant 10-03-08 à 13:55

Bonjour,

voici la méthode "bourrin" (en attendant de trouver quelque chose de plus élégant ):




pour des 4$a_{i,j} positifs, développer le produit

4$\Bigprod_{i=1}^n\Bigsum_{j=1}^na_{i,j}

revient à choisir dans chaque parenthèse écrite un certain terme, à multiplier les n termes choisis, puis à additionner le produit obtenu avec tous les autres produits possibles.Ce produit se développe donc en:


4$\Bigsum_{\sigma\in B_n}\;\Bigprod_{i=1}^na_{i,\sigma(i)},


4$B_n désigne l'ensemble des applications de [1;n] dans lui-même.


Toutes ne sont pas bijectives et chaque terme est positif, donc le résultat précédent est supérieur ou égal à


4$\Bigsum_{\sigma\in S_n}\;\Bigprod_{i=1}^na_{i,\sigma(i)}


4$S_n désigne l'ensemble des permutations.


Il suffit ensuite de minorer le résultat précédent par 4$|{\Bigsum_{\sigma\in S_n}\;\epsilon(\sigma)\Bigprod_{i=1}^na_{i,\sigma(i)}|\;=\;|det(A)|.


Il est ensuite aisé d'étendre cette inégalité au cas où les 4$a_{i,j} peuvent être négatifs.





Tigweg

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Inégalité sur un déterminant 10-03-08 à 18:38

Merci Ayoub pour le up !

Salut mon tigre , très heureux de te voir encore actif sur l'île !

Tout est capté sauf cette interprétation que je n'arrive pas à suivre jusqu'à la fin !


Citation :
revient à choisir dans chaque parenthèse écrite un certain terme, à multiplier les n termes choisis, puis à additionner le produit obtenu avec tous les autres produits possibles.Ce produit se développe donc en: 4$\Bigsum_{\sigma\in%20B_n}\;\Bigprod_{i=1}^na_{i,\sigma(i)}

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Inégalité sur un déterminant 10-03-08 à 18:50

Salut mon row , en effet je reprends un peu de service en ce moment!

Regarde le produit 4$P=(a_{1,1}+a_{1,2}+a_{1,3})(a_{2,1}+a_{2,2}+a_{2,3})(a_{3,1}+a_{3,2}+a_{3,3}).

Le développer, c'est prendre par exemple le premier terme de la première parenthèse, le troisième terme de la deuxième, le premier terme de la troisième et les multiplier.
Puis on continue ainsi jusqu'à ce que tous les produits possibles aient été écrits, et on additionne les résultats de ces produits.


Mon sigma matérialise le choix effectué dans chaque parenthèse.
Ici, une application de [1;3] dans lui-même donne les choix en question.
Ainsi si on choisit par exemple sigma(1)=1 , sigma(2)=3 et sigma(3)=1 on a bien une application de [1;3] dans lui-même (non bijective dans cet exemple),
et pour ce choix on obtient le produit a_{1,1}a_{2,3}a_{3,1}.



On a bien au final 4$P=\Bigprod_{\sigma\in B_3}a_{i,\sigma(i)} d'accord?


Tigweg

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Inégalité sur un déterminant 10-03-08 à 18:52

PArdon, je voulais écrire:

4$P=\Bigsum_{\sigma\in B_3}\Bigprod_{i=1}^3a_{i,\sigma(i)} .

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Inégalité sur un déterminant 10-03-08 à 18:53

Citation :
d'accord?


Très d'accord !

Merci bcp

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Inégalité sur un déterminant 10-03-08 à 19:09

Je t'en prie!

Posté par
1 Schumi 1
re : Inégalité sur un déterminant 11-03-08 à 09:24

On va finir par vraiment croire que tu es myope Greg...

Posté par
raymond Correcteur
Inégalité sur un déterminant 11-03-08 à 09:33

Bonjour.

Je découvre ce topic intéressant.

Ne peut-on pas utiliser la continuité de l'application déterminant en tant que forme n-linéaire de ses vecteurs lignes ?

Posté par
blang
re : Inégalité sur un déterminant 11-03-08 à 11:05

Bonjour à tous

Moi, je propose de raisonner très simplement par récurrence sur l'ordre de la matrice.
Si A est une matrice carrée d'ordre n+1, En développant par rapport à la première ligne, on trouve: det(A)\leq \bigsum_{j=1}^{n} |a_{1,j}||D_{1,j}|D_{1,j} est le cofacteur (1,j) de A. En utilisant l'hypothèse de récurrence, il est alors facile de voir que chaque D_{1,j} est inférieur à \bigprod_{i=2}^{n} \bigsum_{k\not =j}^{n}|a_{i,k}| \leq \bigprod_{i=2}^{n} \bigsum_{k=1}^{n}|a_{i,k}|.

Qu'en pensez-vous ?

Posté par
blang
re : Inégalité sur un déterminant 11-03-08 à 11:27

Je voulais écrire "chaque |D_{1,j}| est..."

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Inégalité sur un déterminant 11-03-08 à 19:20

Bonjour à tous

Heureux que ce topic déchaîne les inspirations et les passions!

Ayoub>En fait je ne sais jamais à quelle taille écrire pour que ce soit lisible
Avant on me reprochait de trop serrer, je préfère donc verser dans l'extrême inverse pour éviter l'absence de lisibilité.Mais je suis loin d'être le seul à latexifier en 4$!

Raymond>C'est en effet une très bonne idée!Reste juste à voir qu'en choisissant sur \mathbb{R}^n la norme 1, la norme de l'application det comme forme multilinéaire est inférieure ou égale à 1.

blang> D'accord, mais à choisir entre deux solutions bourrines je préfère celle sans récurrence, je trouve qu'on "voit" mieux!

Tigweg

Posté par
blang
re : Inégalité sur un déterminant 11-03-08 à 19:28

@Tigweg:

Heu, je trouve ma solution beaucoup moins bourrine que la tienne

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Inégalité sur un déterminant 11-03-08 à 19:40

OK, les goûts et les couleurs...

Posté par
jeanseb
re : Inégalité sur un déterminant 11-03-08 à 19:40

Citation :
à choisir entre deux solutions bourrines


Citation :
Heu, je trouve ma solution beaucoup moins bourrine que la tienne


Pour départager Tig et Blang, je dirais simplement que quand y'en a bourrin,y'en a bour deux...

Posté par
gui_tou
re : Inégalité sur un déterminant 11-03-08 à 19:42

Bonjour à tous !

ça ne se laisse pas passer : jeanseb :

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Inégalité sur un déterminant 11-03-08 à 19:52

Pas mal jeanseb!

Salut à vous deux!

blang-> Je ne voulais pas te vexer, ce que je disais au sujet de la récurrence était vraiment à prendre au pied de la lettre, et ne t'était nullement adressé

Posté par
blang
re : Inégalité sur un déterminant 11-03-08 à 21:28

@Tigweg :

Oh ben je ne suis pas du tout vexé jeanseb a bien résumé la situation.

Posté par
perroquet
re : Inégalité sur un déterminant 11-03-08 à 21:32

Sur ce thème, on a aussi l'inégalité de Hadamard:

3$ |\det A|\leq \prod_{j=1}^n \sqrt{\sum_{i=1}^n|a_{i,j}|^2}

dont la démonstration est plus difficile

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Inégalité sur un déterminant 11-03-08 à 21:38

Bonsoir perroquet,

le résultat de monrow ou le tien n'admettent-ils pas une démonstration à l'aide des déterminants de Gram?

Tigweg

Posté par
perroquet
re : Inégalité sur un déterminant 11-03-08 à 21:43

Bonsoir, Tigweg

En ce qui concerne le résultat de Monrow:
je trouve ta démonstration très élégante (et efficace).

Je ne pense pas que les déterminants de Gram puissent permettre de trouver les deux résultats en question.

Mais  je peux me tromper

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Inégalité sur un déterminant 11-03-08 à 21:59

Merci!

Citation :
Je ne pense pas que les déterminants de Gram puissent permettre de trouver les deux résultats en question.


->OK!
En fait je dois confondre avec autre chose, mais dès que j'ai vu ce topic ça m'y a fait penser!
Malgré mes recherches dans ma bibliothèque, je n'ai rien trouvé, je voulais être sûr.

Tigweg



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