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matrice nilpotente

Posté par
Yosh2
03-11-21 à 10:09

Bonjour
je me demandais si tous les matrices nilpotentes etait de la forme ' triangulaire superieure a diagonale nulle' mais j'ai trouve le contre exemple (-1 1)
                    (-1 1)
maintenant je me demande plutot si elles ne sont pas somblables a la forme decrite plus haut , connaissez vous une preuve ou un contre exemple ?
merci

Posté par
jsvdb
re : matrice nilpotente 03-11-21 à 10:26

Bonjour Yosh2

Les matrice 2x2 nilpotentes ont leur déterminant nul.
Donc les deux colonnes de la matrices sont proportionnelles.

Elles sont donc de la forme A=\left({\begin{matrix}a&ka\\b&kb\end{matrix}}\right),a,b,k\in \C

Posté par
jsvdb
re : matrice nilpotente 03-11-21 à 10:30

Maintenant, inversement, comme les matrices décrites ci-dessus ne sont pas toutes nilpotentes, il faut trouver la relation entre a et b pour que A^2 = 0 (vu que A = 0 entraîne a = b = 0)

Posté par
jsvdb
re : matrice nilpotente 03-11-21 à 10:54

Egalement, une matrice nilpotente a une trace nulle donc si A=\left({\begin{matrix}a&ka\\b&kb\end{matrix}}\right),a,b,k\in \C alors a + kb = 0

Et normalement, là, tu les a toutes : N = \left({\begin{matrix}-kb&k^2b^2\\b&kb\end{matrix}}\right),b,k\in \C

tu peux vérifier que N^2 = 0

Posté par
jsvdb
re : matrice nilpotente 03-11-21 à 10:59

Zut ! J'ma'gouré :

\large  N = \left({\begin{matrix}-kb&{\red -k^2b^2}\\b&kb\end{matrix}}\right),b,k\in \C

Posté par
jsvdb
re : matrice nilpotente 03-11-21 à 11:05

Bon, je vais y arriver :

\large  N = \left({\begin{matrix}-kb&{\red k^2b}\\b&kb\end{matrix}}\right),b,k\in \C

Exemple k = 3 et b = i

\large  N = \left({\begin{matrix}-3i&-9i\\i&3i\end{matrix}}\right),b,k\in \C

Posté par
jsvdb
re : matrice nilpotente 03-11-21 à 11:25

Décidément, j'aurais écrit toutes les combinaisons :

\large  \large  N = \left({\begin{matrix}-kb&{\red -k^2b}\\b&kb\end{matrix}}\right),b,k\in \C

\large  \blue \boxed {\large N = \lambda\left({\begin{matrix}-w&-w^2\\1&w\end{matrix}}\right),\lambda,w\in \C \text{ avec leur transposée.}}

Cette fois c'est bon ! pffff ...

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : matrice nilpotente 03-11-21 à 12:08

Bonjour,

Et \begin{pmatrix} 0 &a \\ 0 & 0 \end{pmatrix} ?

Citation :
de la forme ' triangulaire superieure a diagonale nulle'

Posté par
jsvdb
re : matrice nilpotente 03-11-21 à 12:09

On peut encore présenter les choses de cette façon :

N, matrice 2x2 est nilpotente s'il existe \large  w \in \C^*, a \in \C, \blue \boxed {N = a\left({\begin{matrix}-1&-w\\\frac{1}{w}&1\end{matrix}}\right)}

Ça permet de se passer de la transposée.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : matrice nilpotente 03-11-21 à 12:10

Oui, avec une transposée

Posté par
jsvdb
re : matrice nilpotente 03-11-21 à 12:11

ha non ! ça marche pas ... oubliez la forme ci-dessus !
C'est bien nilpotent, mais on les a pas toutes pour le coup !

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : matrice nilpotente 03-11-21 à 12:11

Non avec le message de 12h09

Posté par
jsvdb
re : matrice nilpotente 03-11-21 à 12:14

Exactement Sylvieg, c'est  en voyant ton message que j'ai tilté ...

Posté par
jsvdb
re : matrice nilpotente 03-11-21 à 12:14

Le message de 11:25 clôt le débat pour les matrices 2x2 je crois ...

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : matrice nilpotente 03-11-21 à 16:11

Une remarque :
Il a été au passage démontré que, pour les matrices 22, si M est nilpotente alors M2 est la matrice nulle.
Ça se généralise aux matrices nn :
Si M nilpotente alors Mn est la matrice nulle.
Voir Propriété des matrices nilpotentes

Posté par
Yosh2
re : matrice nilpotente 04-11-21 à 10:35

Bonjour Sylvieg
la propriete que vous ennoce dans votre dernier message , c'est ''l'indice de nilpotence ne peut pas depasser la dimension de l'espace'' , n'est ce pas ? dans ce cas je ne comprends pas comment je suis sense l'exploiter pour repondre a ma question.

Posté par
Yosh2
re : matrice nilpotente 04-11-21 à 10:37

merci jsvdb pour ta determination de la forme generales des matrices nilpotentes 2x2 , toutes fois ca ne repond pas totalement a ma question car je n'arrive pas a dire si la derniere forme a laquelle tu aboutis est semblable ou non a une matrice ' triangulaire superieure a diagonale nulle'?

Posté par
Yosh2
re : matrice nilpotente 04-11-21 à 10:38

Sylvieg @ 03-11-2021 à 12:08

Bonjour,

Et \begin{pmatrix} 0 &a \\ 0 & 0 \end{pmatrix} ?
Citation :
de la forme ' triangulaire superieure a diagonale nulle'


je ne comprends pas votre remarque

Posté par
GBZM
re : matrice nilpotente 04-11-21 à 10:58

Bonjour,

Toute matrice nilpotente est semblable à une matrice triangulaire supérieure à diagonale nulle. C'est, si on veut, un cas particulier de la forme réduite de Jordan.
Pour les matrices de taille 2, c'est très simple : si la matrice n'est pas nulle, prend une nouvelle base formée d'un vecteur qui n'appartient pas au noyau et de son image (dans l'ordre d'abord l'image, puis le vecteur hors du noyau pour la base).

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : matrice nilpotente 04-11-21 à 21:03

Bonsoir,
Je réponds d'abord sur mon message du 3 à 12h08 :
Elle était malvenue. J'avais zappé "avec leur transposée".
Pour le "de la forme ' triangulaire supérieure a diagonale nulle'", je rappelais ce qui était évoqué dans le premier message du sujet.

Pour celui de 16h11, c'est une généralisation qui n'est pas une aide.

Posté par
Yosh2
re : matrice nilpotente 04-11-21 à 21:08

Bonjour
GBZM , c'est la reponse qu'il me fallait , je ne connais pas encore la jordanisation , ca me donne une raison de m'y interesser des a present.
merci



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