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"Matrice des parties"

Posté par
EvaristeG
30-05-11 à 23:31

Bonjour. Voilà en fait je n'arrive pas à calculer le déterminant de la matrice An de taille 2n-1, qui est définie de la manière suivante :
On note Pi (i variant de 1 à 2n-1) les parties d'un ensemble à n éléments (en excluant la partie "vide").
A=(ai,j) avec ai,j=1 si PiPj, ai,j=0 sinon (le déterminant ne dépend évidemment pas de l'ordre choisi pour les parties). Merci d'avance.

Posté par
Narhm
re : "Matrice des parties" 31-05-11 à 18:19

Bonjour,

Voici une idée:
Puisque l'ordre pour les parties n'intervient pas, le plus naturel est de pendre les parties de la façon suivante :
3$\rm P_1=\{a_1\}, P_2=\{a_2\}, P_3=\{a_3\}, ... , P_n=\{a_n\},\\P_{n+1}=\{a_1,a_2\}, P_{n+2}=\{a_1,a_3\}, ... ,\\P_{2^n-2}=\{a_2,....,a_n\}, P_{2^n-1}=\{a_1,...,a_n\}
C'est la façon ordonnée de dresser l'ensemble des parties si on devait le faire à la main en gros, par exemple avec n=4 cela donnerait :
{a},{b},{c},{d},{a,b},{a,c},{a,d},{b,c},{b,d},{c,d},{a,b,c},{a,b,d},{a,c,d},{b,c,d},{a,b,c,d}.

Via cette construction, tu peux remarquer que :
¤ 3$ \rm a_{i,2^n-i-1}=0, i\in \{1,...,2^n-2\}
¤ 3$ \rm a_{i,j}=1, i\geq j

Ainsi par opération sur les colonnes par exemple, cela revient à calculer le déterminant de la matrice :
3$ \rm \begin{pmatrix} 0&0&...&0&0&1\\0&0&...&0&1&0\\0&0& &1&0&0\\0&0&1&...&0&0\\0&1&..&0&0&0\\1&0&..&0&0&0\end{pmatrix}.

Après, je pense que tu peux finir.

Posté par
EvaristeG
re : "Matrice des parties" 12-06-11 à 22:33

Pour ceux que ça intéresse, j'ai une solution pour montrer de façon assez simple que le déterminant de la matrice est égal à -1 quelque soit n2. On fait cela par récurrence :

Pour n=2, on obtient facilement -1.

Supposons la propriété vraie à un certain rang p. On partitionne les parties de l'ensemble {1,2,...,p+1} de la manière suivante :

Les parties de {1,...,p}; les parties de {1,...,p} auquel on ajoute toujours l'élement {p+1} et enfin {p+1}.

La matrice Ap+1 devient alors:

Ap       Ap          0
Ap   (bloc de 1)   1
0         1            1

On montre, en retranchant la dernière ligne aux 2p lignes précédentes, puis en développant le déterminant par rapport à la dernière ligne, que le déterminant de Ap+1 est égal à celui de la matrice par bloc :

Ap   Ap
Ap   0

On conclut alors facilement que le déterminant est égal à -1.



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