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Niveau Maths sup
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Matrice triangulaire par blocs (Explications)

Posté par
infophile
28-04-08 à 22:00

Bonsoir

Je fais un blocage sur cette démo

Citation :
Soit 3$ \rm M une matrice carrée à coefficients dans 3$ \rm K de la forme 3$ \rm M=\begin{pmatrix}A&C\\0&B\end{pmatrix} avec 3$ \rm (A,B,C,0)\in M_p(K)\times M_q(K)\times M_{p,q}(K)\times M_{q,p}(K), alors 3$ \rm Det(M)=Det(A)Det(B).


Soit 3$ \rm B=(e_1,...,e_n) la base canonique de 3$ \rm K^n, 3$ \rm E' le sous-espace vectoriel de 3$ \rm K^n engendré par 3$ \rm (e_1,...,e_p) et 3$ \rm E'' le sous-espace vectoriel de 3$ \rm K^n engendré par 3$ \rm (e_{p+1},...,e_n).

Les vecteurs colonnes de 3$ \rm M sont :

3$ \rm \red \fbox{*} 3$ \rm a_j avec 3$ \rm a_j\in E' pour 3$ \rm 1\le j\le p (Help)

3$ \rm \red \fbox{*} 3$ \rm c_j+b_j avec 3$ \rm (c_j,b_j)\in E'\times E'' pour 3$ \rm p+1\le j\le p+q (Help)

D'où 3$ \rm \blue \fbox{Det(M)=Det_{B}(a_1,...,a_p,c_{p+1}+b_{p+1},...,c_{p+q}+b_{p+q})} (OK)

Soit 3$ \rm \red \fbox{f : (E')^p\to K\\ (x_1,...,x_p)\to Det_{B}(x_1,...,x_p, c_{p+1}+b_{p+1},...,c_{p+q}+b_{p+q})} on a 3$ \rm Det(M)=f(a_1,...,a_p) (OK)

Or 3$ \rm f\in A_p(E') donc 3$ \rm f=\Delta Det_B avec 3$ \rm \fbox{\Delta=Det_B(e_1,...,e_p, c_{p+1}+b_{p+1},...,c_{p+q}+b_{p+q})} (OK)

Pour tout 3$ \rm p+1\le j\le p+q, 3$ \rm c_j est combinaison linéaire de 3$ \rm e_1,...,e_p

On ne change pas 3$ \rm \Delta en retranchant à sa j-ième colonne 3$ \rm (p+1\le j\le p+q) une combinaison linéaire des p premières ;

On a donc : 3$ \rm \fbox{\Delta=Det_B(e_1,...,e_p,b_{p+1},...,b_{p+q})} (OK)

Soit 3$ \rm \red \fbox{g : (E'')^q\to K\\ (x_{p+1},...,x_{p+q})\to Det_B(e_1,...,e_p,x_{p+1},...,x_{p+q})}

On a également 3$ \rm g\in A_q(E'') donc 3$ \rm g=\delta Det_{B''} avec 3$ \rm \fbox{\delta=Det_B(e_1,...,e_p,e_{p+1},...,e_{p+q})=1}

Ainsi 3$ \rm \Delta=g(b_{p+1},...,b_{p+q}) (Help) et :

3$ \rm \blue \fbox{\fbox{Det(M)=\Delta Det_{B'}(a_1,...,a_p)=Det_{B''}(b_{p+1},...,b_{p+q})Det_{B'}(a_1,...,a_p)=Det(B)Det(A)}} (Help)

Merci

Je repasse demain, bonne soirée !

Posté par
raymond Correcteur
Matrice triangulaire par blocs (Explications) 29-04-08 à 00:06

Bonsoir.

Si mes souvenires sont bons, il existe une démonstration plus simple par récurrence sur l'entier p.

Posté par
Nightmare
re : Matrice triangulaire par blocs (Explications) 29-04-08 à 00:19

Salut

Pour les vecteurs colonnes de M qu'est-ce que tu ne comprends pas?

Ensuite je pense qu'on a plutôt 3$\rm f=\Delta Det_{B'} d'où le dernier résultat.

Cela dit je trouve cette démonstration compliquée.

C'est beaucoup plus simple en considèrant que 3$\rm \(A\;B\\0\;C\)=\(I_{n}\;0\\\;0\;C\)\(A\;B\\0\;I_{p}\)

On développe la première matrice par rapport à la première ligne de façon itérée, on a clairement que son déterminant vaut det(C)
On développe la deuxième de façon itérée par rapport à la dernière ligne on obtient que son déterminant vaut det(A).

Posté par
rogerd
Matrice triangulaire par blocs 29-04-08 à 01:20

Bonsoir!

A titre de curiosité, une autre démonstration: B et C étant fixées, on considère l'application f:A->det(M). C'est une forme multilinéaire alternée, donc det(M)=k.det(A).
Pour calculer k, on prend A=I etc.

Posté par
infophile
re : Matrice triangulaire par blocs (Explications) 29-04-08 à 19:41

Bonjour à tous les trois

J'ai fini par comprendre la démo hier, mais je préfère de loin les vôtres ! Notamment celle de Jord qui est très simple.

rogerd > Tu peux développer un peu plus ?

Merci

Posté par
rogerd
re : Matrice triangulaire par blocs (Explications) 30-04-08 à 09:50

Bonjour infophile
On fixe donc B et C et on considère l'application f définie par f(A)=det(M), qu'on voit comme une fonction des p variables que sont les p colonnes de A. Ces variables sont prises dans un espace de dimensions p. det(M) est linéaire par rapport à chacune de ses p premières colonnes donc f est multilinéaire . Quand on échange 2 des p premières colonnes de M, det(M) est changé en son opposé, donc la forme multilinéaire f est alternée. Or on sait que l'espace des formes multilinéaires alternées sur un espace de dimension p est de dimension 1,engendré par la forme déterminant.
Donc il existe une constante k telle que det(M)=k*det(A). Pour déterminer k, on prend une matrice A particulière; tout naturellement on prend A=Ip et en développant det(M) de façon réitérée par rapport à la première colonne, on trouve det(M)=det(C).
Cette démonstration est plutôt une curiosité.

Posté par
infophile
re : Matrice triangulaire par blocs (Explications) 30-04-08 à 16:17

D'accord merci rogerd



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