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Niveau Maths sup
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Matirces

Posté par
Pitchoune2
22-02-07 à 13:42

J'ai un exercice sur les matrices mais je n'y arrive vraiment pas pouvez-vous m'aider svp?
Voici l'énoncé:
   (0  0  i)
J=(i  0  0)
   (0  1  0)

1°)Caluculer J^n pour tout n
2°)Quelle est la dimension su sous-espace E engendré par (I=J^0,J,J^2,...,J^n,...)?
3°)En donner une base.
4°)Montrer que M.J=J.MME  (MM3,3())

Merci de me répondre je n'y arrive vraiment car je n'ai pas fait beaucoup d'exercices sur les matrices.

Posté par
Nightmare
re : Matirces 22-02-07 à 13:48

Bonjour

Quelle question n'arrives-tu pas à traiter?

Posté par
robby3
Matirces 22-02-07 à 13:49

Bonjour,
pour la 1) ça sent la diagonalisation de la matrice en question...ce qui veut dire polynome caracteristique,valeur propre puis sous-espaces propres,bases des sous-espaces propres puis écriture de ta matrice dans la base des vecteurs propres.
Aprés tu as une matrice diagonale et pour calculer J^n tu mettra alors les coefficients diagonaux à la puissance n...(je sais pas si on voit ça déja en sup...)

Posté par
Nightmare
re : Matirces 22-02-07 à 13:52

Pour là 1 tu peux commencer par faire les calculs par exemple jusqu'à 3$`rm J^{8}, tu vas remarquer une périodicité des résultats.

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 14:11

non les sous espaces propres, bases des sous espaces propres on ne fait pas ça j'en ai juste entendu parlé en colle mais je ne sais pas comment il faut faire.
J'ai calculé jusqu'à J^8 et en effet je vois une périodicité.
Cette question je l'avais à peu près faite mais c'est les 3 autres questions que je n'arrive pas.
Pouvez-vous m'aider svp.
Merci

Posté par
Nightmare
re : Matirces 22-02-07 à 14:13

La question 2. est simple lorsque tu as remarqué la périodicité, tu peux éliminer des vecteurs.

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 14:24

Je ne comprends pas ce que tu veux me dire par là, éliminer des vecteurs?
Peut-tu m'expliquer stp.

Posté par
Nightmare
re : Matirces 22-02-07 à 14:32

Je te rappelle que la dimension d'un ev est le cardinal de ses bases, soit le plus grand cardinal de ses familles libres.

Il est clair que la famille 3$\rm (J^{n})_{0\le n\le 7} est libre et est la plus grande famille libre de 3$\rm Vect((J^{n})_{1\le n}) d'où Dim=7

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 14:40

D'accord, je ne sais pas trop traiter ce genre de questions...
Et pour les questions 2 et 3?
Je n'arrive vraiment pas...
Merci de m'aider.

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 14:43

Pour les questions 3 et 4 je me suis trompée...

Posté par
Nightmare
re : Matirces 22-02-07 à 14:47

C'était la question 2

Pour la 3° c'est direct, notre famille libre est aussi génératrice donc est une base.

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 14:54

Donc si j'ai bien compris la réponse à la question 3 est J^n qui est une base?
Et pour la question 4?
Merciii...

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matirces 22-02-07 à 15:00

Bonjour à tous

Nightmare> attention la dimension ne peut pas être égale à 7.
En effet, la théorie nous dit que si l'on voit E comme un \Large{\mathbb{C}}-espace vectoriel alors la dimension ne peut pas excéder 3.
Un certain théorème (celui de Cayley-Hamilton) implique ce que je viens de dire.

Kaiser

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 15:03

Bonjour Kaiser, je n'ai pas tout compris ce que tu as dit la dimension est égale à 3 ou à 7????
Je ne comprends plus rien!!!
Peut tu me dire pourquoi la dimension est 3 ou 7??
Me l'expliquer stp.
Merci d'avance.
Et pour les autres questions est-ce que le raisonnement est bon??

Posté par
Nightmare
re : Matirces 22-02-07 à 15:10

Kaiser, et si on le voit comme un R-espace vectoriel là ça marche?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matirces 22-02-07 à 15:11

non plus car un \Large{\mathbb{C}}-espace vectoriel de dimension n est un \Large{\mathbb{R}}-espace vectoriel de dimension 2n donc la dimension est au plus égale à 6.

Kaiser

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 15:14

Pouvez-vous m'expliquer Kaiser et Nightmare parce que je ne comprends pas tout ce que vous dîtes...
Merci d'avance.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matirces 22-02-07 à 15:21

En calculant \Large{J^{3}} on tombe sur -I, donc on a en particulier que \Large{J^{3}} est une combinaison linéaire de I, J et J².
donc la dimension est au plus égale à 3.
Autre chose : Pitchoune2 > est-il précisé comment on voit cet espace vectoriel ? Est-ce un \Large{\mathbb{C}}-espace vectoriel ou bien un \Large{\mathbb{R}}-espace vectoriel ?

Kaiser

Posté par
Nightmare
re : Matirces 22-02-07 à 15:22

Kaiser : J'ai toujours pensé que 3$\rm dim(M_{n,p}(K))=np
En prenant n=p=3 on peut bien avoir une dimension de 9.
Quel est le problème?

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 15:23

kaiser > Non il n'y a rien de précisé donc que dois-je mettre comme réponse?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matirces 22-02-07 à 15:26

Nightmare > justement non, c'est bien ça le problème : on ne peut jamais atteindre la dimension maximal avec les puissances d'une matrice.
En effet, le théorème de Cayley-Hamilton nous dit le polynôme caractéristique est un polynôme annulateur de A (tu as déjà vu ce genre de choses ?) donc quelle que soit la matrice carrée A, les n+1 premières puissances de A sont toujours liées.

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matirces 22-02-07 à 15:28

Nightmare : regarde ici !

Kaiser

Posté par
Nightmare
re : Matirces 22-02-07 à 15:28

Non je n'avais jamais vu le théorème de Cayley-Hamilton, il est au programme de sup? Merci de ton explication en tout cas.

Posté par
Nightmare
re : Matirces 22-02-07 à 15:29

D'accord j'ai compris, puissant ce théorème

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matirces 22-02-07 à 15:30

Effectivement, il est très puissant mais il n'est qu'au programme de spé !

Kaiser

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 15:31

par contre, moi je n'ai pas compris...Pouvez- vous m'expliquer svp...

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 15:32

moi je suis en sup donc je ne peux pas utiliser ce théorème comment dois-je faire alors?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matirces 22-02-07 à 15:32

Pitchoune2 > tu parles de mon message de 15h21 ?

Kaiser

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 15:33

kaiser> oui avec tout ce que vous avez écrit je me suis embrouillée!!! peut tu me réexpliquer précisément stp...
Merci

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matirces 22-02-07 à 15:36

oublie le théorème de cayley Hamilton (c'était simplement pour faire comprendre que la dimension ne pouvait pas être égal à 7).
Si tu as compris mon message de 15h21 alors c'est bon.
Tu as donc bien compris que la dimension ne peut dépasser 3 ?

Kaiser

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 15:39

oui, je crois que j'ai compris mais on me demande de donner la dimension, il faut que je dise seulement qu'elle ne peut pas dépasser 3? Il faut que je donne une dimension précise non?
Et pour les autres questions peut tu m'expliquer stp??
Merci d'avance.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matirces 22-02-07 à 15:40

En fait la dimension est exactement égale à 3 : essaie de montrer que la famille (I, J, J²) est libre.

Kaiser

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 15:42

Je crois que je n'ai jamais montrer des familles libres avec trois matrices je n'ai fait seulement qu'avec deux, comment faut-il faire avec 3?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matirces 22-02-07 à 15:44

ça marche de la même manière. Il faudra utiliser que \Large{J^{3}=-I}.

Kaiser

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 15:46

Je ne vois pas trop le rapport tu m'as dit de montrer que la famille (I,J,J2 était libre??????

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 15:47

Peut-tu m'expliquer comment il faut faire pour montrer qu'une famille est libre parce que je n'y arrive...
Merci

Posté par
Nightmare
re : Matirces 22-02-07 à 15:47

Suppose qu'elle est liée

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matirces 22-02-07 à 15:50

Oublie ce que j'ai dit. En fait, ce n'est même pas la peine : considère trois scalaires a, b et c tel que aI+bJ+cJ²=0.
Ensuite, explicite les coefficients de cette matrice.
Tu devrais obtenir quelque chose.

Kaiser

P.S : je crois qu'on est bien en train de regarder E comme un espace vectoriel complexe.

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 15:52

Mais on ne connaît pas la forme explicite de I si?

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 15:52

je ne sais pas pour E si c'est un espace vectoriel complexe...

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matirces 22-02-07 à 15:53

Ben si, \Large{I=\(\array{1&0&0\\ 0&1&0\\ 0&0&1}\)} (la matrice identité).

Kaiser

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 15:56

ah d'accord merci
ensuite avec les coordonnées j'établis un système de 3 équations à 3 inconnues et je dois trouver a=b=c=0 c'est bien ça???
Et pour les questions 3 et 4??
Merci

Posté par
Nightmare
re : Matirces 22-02-07 à 15:58

C'est ça

au fait Kaiser j'en profite : Désolé pour hier soir de t'avoir quitté subitement, mon internet a totalement buggé, impossible de me reconnecter avant ce matin

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 15:59

D'accord merci et pour les questions 3 et 4???

Posté par
Nightmare
re : Matirces 22-02-07 à 16:01

Vu que la famille (I,J,J²) est libre et de dimension 3, elle est génératrice donc c'est une base.

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 16:02

Ah oui la question on l'avait déjà faite et pour la question 4 alors???

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matirces 22-02-07 à 16:05

Nightmare > aucun problème !

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 16:09

kaiser ou nightmare pouvez-vous m'aider pour la question 4 svp???
Merci

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matirces 22-02-07 à 16:12

Déjà, le sens droite-gauche est évident.
Saurais-tu dire pourquoi ?

Kaiser

Posté par
Pitchoune2
re : Matirces 22-02-07 à 16:14

C'est évident parce que quand on multiplie 2 matrices 3,3 on a une matrice 3,3 donc que ca soit dans un sens ou dans l'autre ça revient au même. Je pense que c'est ça mais je ne suis pas sûre et expliqué comme je viens de le faire ce n'est pas très mathématiques... Est-ce bien ça? ou sinon peut tu me l'expliquer de façon un peu plus mathématiques stp merci

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