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Niveau Maths sup
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matrice triangulaire supérieure nilpotente

Posté par
app314
30-08-23 à 18:57

Bonjour,
Voici ce sur quoi je bloque depuis 1 semaine :

Soit M dans Mn(K) une matrice triangulaire supérieure. En notant (E1, … , E𝑛) la base canonique de ℳ𝑛,1(𝐊), montrer par récurrence que pour tout 𝑘 ∈ [1,n] et tout 𝑖 ⩽ 𝑘, on a M^𝑘E𝑖 = 0.

Je fais donc une récurrence sur k
J'ai l'initialisation facilement
Pour l'hérédité :
Pk : " Soit k∈ [1,n] tq pour tout  𝑖 ⩽ 𝑘, on a M𝑘E𝑖 = 0."
On veut montrer Pk+1 : " au rang k+1 (est ce que k doit être compris entre 1 et (n-1) ?) on a pour tout  𝑖 ⩽ 𝑘+1,  M^(𝑘+1)E𝑖 = 0."

Je suis embêtée par le fait de faire une récurrence sur un intervalle et non sur N. Est-ce même correct comme raisonnement?
Est ce que ma propriété au rang k+1 est correcte ?

De plus, il m'est facile de montrer Pk+1 pour i<k+1 avec l'hypothèse de récurrence, mais je ne trouve pas comment montrer pour i=k+1.

J'ai bien remarqué que le produit était nul, parce que chaque fois que l'on élève à une puissance supérieure, le triangle diminue d'une ligne et d'une colonne dans la matrice, mais je ne vois pas comment l'expliquer.

Merci d'avance pour votre réponse.

Posté par
jandri Correcteur
re : matrice triangulaire supérieure nilpotente 30-08-23 à 20:39

Bonsoir app314,

pour k=1 on n'a pas ME_1=0.

Pour que la propriété à démontrer soit vraie il faudrait que la diagonale de M soit nulle.

Posté par
app314
re : matrice triangulaire supérieure nilpotente 30-08-23 à 22:03

En effet j'ai oublié de préciser : M est une matrice triangulaire supérieure stricte. Il y a bien des 0 sur la diagonale.
Désolée pour la confusion

Posté par
jandri Correcteur
re : matrice triangulaire supérieure nilpotente 30-08-23 à 22:54

Avec une matrice M triangulaire supérieure stricte on a ME_1=0 et pour tout i>1, ME_i est combinaison linéaire des E_1,\dots,E_{i-1}.

Pour démontrer l'héridité il suffit d'appliquer l'hypothèse de récurrence en écrivant pour i\leq k+1 : M^{k+1}E_i=M^k\times ME_i.

Posté par
app314
re : matrice triangulaire supérieure nilpotente 31-08-23 à 08:58

Oui mais je ne peux pas utiliser l'hypothèse de récurrence dans le cas où i=k+1 puisque l'hypothèse est vraie pour i<=k.
Sinon oui, pour i<k+1 je l'ai utilisée.

Posté par
jandri Correcteur
re : matrice triangulaire supérieure nilpotente 31-08-23 à 09:21

Tu n'as pas compris :

on a i-1\leq k et ME_i est combinaison linéaire des E_1,\dots,E_{i-1} donc on peut appliquer M^k à ME_i.



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