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Niveau Maths sup
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Matrice inversible

Posté par
Mathes1
18-03-22 à 15:29

Bonjour à tous
J'ai un exercice merci beaucoup d'avance
•Soit A une matrice de Mn(K). Supposons qu'il existe une matrice B ∈ Mn(K) telle
que AB = In ou bien BA = In. Montrer que A est inversible et B = A-1
-----------------------------------------------
Voici mes suggestions
On sait que si A est inversible donc
A.A-1=A-1.A=In et  A-1=B car AB=In donc
A-1 A=BA=In
Merci beaucoup d'avance

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Matrice inversible 18-03-22 à 16:40

Bonjour,
Il faut démontrer d'abord que A est inversible.

Ce que tu as écrit est une suite d'affirmations sans lien clair.

Posté par
Mathes1
re : Matrice inversible 18-03-22 à 16:53

Bonjour
D'accord merci beaucoup de m'avoir répondu !
Pour montrer que  A est inversible il faut que det(A)≠0 (on ne peut pas l'utiliser)
Et AB=I3=BA
Une petite indication s'il vous plaît merci beaucoup d'avance

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Matrice inversible 18-03-22 à 16:58

Citation :
on ne peut pas l'utiliser
En es-tu certain ?
Si cette propriété figure dans ton cours, tu peux t'en servir.

Posté par
Mathes1
re : Matrice inversible 18-03-22 à 17:16

D'accord
Soit A la matrice
A=\begin{pmatrix} a_{1,1} & a_{1,2} &...&a_{1,n}\\ a_{2,1} & a_{2,2} &....&a_{2,n} \\ ......\\ a_{n,1} & a_{n,2}&......& a_{n,n}\end{pmatrix}
Et pour multiplier 2 matrice on utilise :
Cij=\sum_ {k=1}^{p} \left( a_{ik} b_{kj}\right)

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Matrice inversible 18-03-22 à 17:26

Ton dernier message n'apporte rien.
As-tu dans ton cours une propriété sur les matrices inversibles qui parle du déterminant ?
Si oui, quelle est cette propriété ?

Posté par
Mathes1
re : Matrice inversible 18-03-22 à 17:33

Dans mon cours j'ai ceci
•Si A est inversible,
alors AA-1=A-1A=In,d'où det(AA-1) = det(A)×det(A-1)=det(In) = 1, par suite det(A)≠ 0 et det(A-1) =\dfrac{1}{det A}

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Matrice inversible 18-03-22 à 17:36

Il n'y a pas la propriété réciproque ?

Posté par
verdurin
re : Matrice inversible 18-03-22 à 17:38

Bonsoir,
je me permets d'intervenir.
S'il existe une matrice B telle que AB=In alors A est inversible par définition.

Posté par
Mathes1
re : Matrice inversible 18-03-22 à 17:39

Non j'ai pas la propriété réciproque malheureusement

Posté par
verdurin
re : Matrice inversible 18-03-22 à 17:39

Correction :
A est inversible à droite par définition.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Matrice inversible 18-03-22 à 17:48

Si tu n'as pas la réciproque, il faut faire intervenir les endomorphismes de Kn associés aux matrices A et B.

Posté par
Mathes1
re : Matrice inversible 18-03-22 à 17:58

Est ce qu'il y a pas une autre méthode que les endomorphisme
Merci beaucoup

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Matrice inversible 18-03-22 à 18:00

Je ne pense pas.

Posté par
Mathes1
re : Matrice inversible 18-03-22 à 18:57

Bonjour
Mais quelle est la propriété réciproque
Merci beaucoup

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Matrice inversible 18-03-22 à 19:03

Propriété directe :
Si A est inversible alors detA 0.
La réciproque :
Si detA 0 alors A est inversible.

Posté par
Mathes1
re : Matrice inversible 18-03-22 à 19:10

Si det(A) ≠ 0, on vérifie que :
\dfrac{1}{detA } (Com(A))^T A=A\dfrac{1}{detA} \left(ComA \right)^T =I_n

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Matrice inversible 18-03-22 à 20:54

C'est quoi ce message, un extrait de ton cours ?
Ça veut dire quoi "on vérifie que" ?
Je ne vais plus être disponible.

Posté par
verdurin
re : Matrice inversible 18-03-22 à 20:56

Vous êtes sérieux sur ce fil ?

Posté par
Mathes1
re : Matrice inversible 18-03-22 à 20:56

Bonsoir
Oui c'est un extrait de mon cours

Posté par
Mathes1
re : Matrice inversible 19-03-22 à 15:30

Bonjour

Citation :
Si A est inversible , l'inverse A-1 de A est donnée par la formule
 A^{-1}=\dfrac{1}{det A}((-1)^{i+j} det A_{ij})^{T}
Avec 1≤i≤n
et 1≤j≤n
La matriceC =((-1)^{i+j} det A_{ij})
Avec 1≤i≤n
et 1≤j≤n s'appelle la comatrice associée à A qu'on note
Com(A), et le coefficient Cij=(-1)i+j det (Aij) s'appelle le cofacteur d'indice ij.

Merci beaucoup

Posté par
Razes
re : Matrice inversible 19-03-22 à 20:25

Bonsoir,

Tu as tout les éléments pour conclure surtout que tu as vu les déterminants.

A,B\in M_n (K); ce sont des matrices carrées.

Tu as montré que A est inversible, donc que peut on dire de l'existence de A^{-1} ?

Utilise le résultat précédent avec AB=I_n

Posté par
Mathes1
re : Matrice inversible 19-03-22 à 22:18

Bonjour
On a Si det(A) ≠ 0, donc
 A^{-1}=\dfrac{1}{det A}((-1)^{i+j} det A_{ij})^{T}
Avec C =((-1)^{i+j} det A_{ij}) s'appelle la comatrice associée à A qu'on note
Com(A) donc :
\dfrac{1}{detA } (Com(A))^T A=A\dfrac{1}{detA} \left(ComA \right)^T =I_n

Citation :
que peut on dire de l'existence de \red{A^{-1}} ?

Je suis désolé mais je ne comprends pas bien le sens de la question une indication s'il vous plaît merci beaucoup d'avance

Posté par
lafol Moderateur
re : Matrice inversible 20-03-22 à 00:03

Bonjour
tu pars par exemple de AB = I (ce serait du même style en partant de BA = I)

peut-on avoir det(A) = 0 sachant que AB = I ?
conclusion, A est-elle inversible ?
si oui, A admet donc une inverse A^{-1} : multiplie l'égalité AB=I à gauche par A^{-1}, qu'obtiens-tu ?

Posté par
Mathes1
re : Matrice inversible 20-03-22 à 10:27

Bonjour
On ne peut pas avoir det A =0 car dans ce cas A est non inversible même si AB=In
Merci beaucoup

Posté par
carpediem
re : Matrice inversible 20-03-22 à 10:58

ça ne veut pas dire grand chose ...

le déterminant est multiplicatif

AB = I => det (A) x det (B) = det (I) = 1

...

Posté par
Mathes1
re : Matrice inversible 20-03-22 à 12:20

Bonjour
Merci beaucoup à vous tous pour vos conseils !
Donc on aboutit directement au résultat souhaité on disait
On a par exemple AB=In et puisque le déterminant est multiplicatif alors det(AB)=det A*det B=det In=1
Donc det B=1/detA=det(A-1)
Donc B=A-1
Merci beaucoup à tous

Posté par
lafol Moderateur
re : Matrice inversible 20-03-22 à 14:28

Tu vas un peu vite, là ! Ce n'est pas parce que deux matrices ont le même déterminant qu'elles sont égales !

Posté par
lafol Moderateur
re : Matrice inversible 20-03-22 à 14:30

Ce que tu as écrit te permet de dire pourquoi det(A) ne peut pas être nul. Réfléchis y
Puis reprends le cheminement que je t'ai proposé un peu plus haut

Posté par
Mathes1
re : Matrice inversible 20-03-22 à 15:00

Bonjour
J'ai dit en haut ceci

Citation :
On ne peut pas avoir det A =0 car dans ce cas A est non inversible même si AB=In

Posté par
lafol Moderateur
re : Matrice inversible 20-03-22 à 18:44

Tu appelles ça un raisonnement ? Tu dois vérifier que det(A) est non nul pour en déduire que A est inversible. Pas question donc de justifier la non nullité du déterminant par l'inversibilité de A !

Je répète , à partir de det (A)det (B)=1, tu as tout ce qu'il faut pour être certain que det (A) est non nul
Un enfant de l'école primaire sait déjà pourquoi c'est impossible d'avoir zéro multiplié par quelque chose =1, ne me dis pas que tu ne vois pas pourquoi !
Mets toi bien dans la tête que les maths c'est avant tout du bon sens, pas des trucs compliqués dans le style incantation magique. Fais preuve de bon sens et tout ira bien

Posté par
Mathes1
re : Matrice inversible 21-03-22 à 07:53

Bonjour
On a par exemple AB=In
Donc det(AB)=det(In)=1
<=> det A * det B=1 donc det A≠0
Car 0*quelque chose ne donne pas 1 !
Et A est inversible
Donc det B=1/det A=det( A-1)
Merci beaucoup

Posté par
lafol Moderateur
re : Matrice inversible 21-03-22 à 13:35

Ce n'est pas det (B) qu'on te demande à la fin
Relis la toute dernière partie de l'énoncé., tu y es presque !

Posté par
Razes
re : Matrice inversible 21-03-22 à 21:19

Bonsoir,

On ne te demande pas de calculer A^{-1} et épagneul nous les formule du cours qui déterminent A^{-1} en fonction des coefficients et déterminants.

Tu as montré que A^{-1} existe.

Imagine que tu cherche  x\in R tel que : 2x=1, que ferais tu?

Posté par
Mathes1
re : Matrice inversible 22-03-22 à 19:16

Bonjour
D'accord
Donc > det A * det B=1 <=> det A=1/det B=det (B-1)
Merci beaucoup

Posté par
carpediem
re : Matrice inversible 22-03-22 à 20:00

visiblement tu as oublié quelle était la question ...

Posté par
lafol Moderateur
re : Matrice inversible 23-03-22 à 22:16

lafol @ 21-03-2022 à 13:35

Ce n'est pas det (B) qu'on te demande à la fin
Relis la toute dernière partie de l'énoncé., tu y es presque !

je me répète ...

Posté par
Mathes1
re : Matrice inversible 25-03-22 à 22:25

Bonjour
D'accord

Citation :
On a par exemple AB=In
Donc det(AB)=det(In)=1
<=> det A * det B=1 donc det A≠0
Car 0*quelque chose ne donne pas 1 !
Et A est inversible
Donc det B=1/det A=det( A-1)et par conséquent B=A-1

Merci beaucoup à tous

Posté par
carpediem
re : Matrice inversible 25-03-22 à 22:38

ça ne va toujours pas ...

si A est inversible d'inverse A-1 alors de la relation AB = I on déduit A-1(AB) = A-1

et puisque le produit est associatif alors B = A-1

...

Posté par
lafol Moderateur
re : Matrice inversible 25-03-22 à 22:59

on t'avait déjà dit que l'égalité des déterminants ne suffit pas , mais alors pas du tout, pour conclure à l'égalité des matrices ....
tu lis ce qu'on te raconte ?

Posté par
Mathes1
re : Matrice inversible 25-03-22 à 23:05

Bonjour
Oui bien sûr je lis ce que vous racontez !
Mais je ne comprends pas pourquoi l'égalité des déterminants ne suffit pas pour conclure , je ne sais pas qu'est ce qu'il manque (on a A est inversible )
Merci beaucoup

Posté par
lafol Moderateur
re : Matrice inversible 25-03-22 à 23:17

tu as déjà vu que A non inversible <=> det(A)=0

on a par ailleurs det(matrice nulle) = 0

tu crois que toutes les matrices sont inversibles à part la matrice nulle ?

Posté par
lafol Moderateur
re : Matrice inversible 25-03-22 à 23:20

avec des matrices inversibles :

calcule les déterminants de \begin{pmatrix}1&0\\0&1\end{pmatrix} et de \begin{pmatrix}2&3\\3&5\end{pmatrix}

ces matrices sont-elles égales ?

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Matrice inversible 25-03-22 à 23:27

Bonsoir

On peut aussi remarquer que si \Large \boxed{A,B\in\mathcal M_n(\mathbb K)} vérifient \Large \blue\boxed{AB=I_n}

alors \Large \boxed{P=I_n-BA} est une matrice de projection \Large \boxed{P^2=P}

de trace nulle vu que \Large \boxed{tr(AB)=tr(BA)}

et comme \Large \boxed{tr P=rg P} on conclut que \Large \blue\boxed{BA=I_n} sauf erreur de ma part bien entendu

Posté par
ty59847
re : Matrice inversible 25-03-22 à 23:29

Vérifie par un contre-exemple.
Tu prends une matrice plus ou moins au hasard :
Par exemple
(1,2)
(3,4)

Puis tu calcules son déterminant d
Puis tu calcules 1/d
Puis tu cherches différentes matrices qui ont comme déterminant 1/d (faut être un peu débrouillard pour construire ces  matrices).
Et donc, tu serais en train de dire que toutes ces matrices avec comme déterminant 1/d seraient toutes les inverses de la matrice initiale ?

Ou bien , plus simple
Voici 2 matrices
(1, 0)
(2, 3)
et
(1, 0)
(5, 3)

Ces 2 matrices ont le même déterminant. Et donc elles ont la même matrice inverse ?

Pour définir une matrice carrée, en dimension 2, il faut 4 nombres; quand on calcule son déterminant, on n'a plus qu'un seul nombre.
Forcément, on perd plein d'informations. Une matrice n'est pas parfaitement définie par son seul déterminant.

Posté par
Mathes1
re : Matrice inversible 27-03-22 à 00:17

Bonjour
det\begin{pmatrix}2&3\\3&5\end{pmatrix}=1
det\begin{pmatrix}1&0\\0&1\end{pmatrix} =1
Mais ces matrice ne sont pas égales
Merci beaucoup à tous



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