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Niveau Maths sup
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Matrice (XA)²

Posté par
Axxx
26-12-11 à 01:40

bonsoir,


je viens de voir un beau petit exercice.


Enoncé :

soit  A \in M_{n}(\mathbb{k}) telle que :

 ( \forall X \in M_{n}(\mathbb{k}) ) ( XA ) ^2 = O

montrer que  A=O


je veux une indication et merci d'avance.


Axxx;@+

Posté par
Axxx
re : Matrice (XA)² 26-12-11 à 01:42

bonsoir,


je viens de voir un beau petit exercice.


Enoncé :

soit  A \in M_{n}(IK) telle que :

 ( \forall X \in M_{n}(IK) ) ( XA ) ^2 = O

montrer que  A=O


je veux une indication et merci d'avance.


Axxx;@+

Posté par
kybjm
re : Matrice (XA)² 26-12-11 à 01:54

BONSOIR

Utilise les Ej,k

Posté par
Axxx
re : Matrice (XA)² 26-12-11 à 01:57

bonsoir,


pouvez vous développez encore plus ?

Posté par
DHilbert
re : Matrice (XA)² 26-12-11 à 08:37

Puisque, pour tout X dans \mathcal{M}_n(\K), l'on doit avoir (XA)^2=0, alors pour B\in\mathcal{M}_n(\K) inversible et qui commute avec A, l'on a également (BA)^2=0. Ce faisant, l'on a 0=(BA)^2=(BA)(BA)=B(AB)A=B(BA)A=B^2A^2. L'identité A=0 résulte donc de ce que B est inversible.

A +

Posté par
DHilbert
re : Matrice (XA)² 26-12-11 à 08:50

Non, c'est faux. L'on peut prendre A=\begin{pmatrix}0 & 1\\0 & 0\\\end{pmatrix}\in\mathcal{M}_2(\R) telle que A\neq 0 et pourtant A^2=0. Donc, je n'ai réussi qu'à prouver que A^2=0, et non A=0.

A +

Posté par
DHilbert
re : Matrice (XA)² 26-12-11 à 09:26

C'est beaucoup plus simple que je ne l'imaginais. Comme l'indique Kybjm, l'identité est a fortiori vérifiée pour toutes les matrices élémentaires de \mathcal{M}_n(\K), de sorte, qu'au final, l'on trouve le résultat voulu.

A +

Posté par
DHilbert
re : Matrice (XA)² 26-12-11 à 09:43

En effet, pour u et v quelconques dans \N_{n}, soit E_{u,v}\in\mathcal{M}_n(\K) la matrice carrée d'ordre n dont tous les coefficients sont égaux à 0_{\K}, sauf celui situé à la u-ème ligne et la v-ème colonne, lequel est égal à 1_{\K}. Posons A=(a_{i,j})\in\mathcal{M}_n(\K). Il est alors clair que E_{u,v}A=a_{u,v}E_{u,v}, de sorte que (E_{u,v}A)^2=a_{u,v}^2E_{u,v}^2=a_{u,v}^2E_{u,v}=0. Par conséquent, a_{u,v}^2=0_{\K}, soit a_{u,v}=0_{\K}. D'où le résultat attendu.

Posté par
DHilbert
re : Matrice (XA)² 26-12-11 à 09:49

Attention : Je veux faire vite et je rédige n'importe quoi. Il ne faut pas tenir compte des calculs ; ils sont faux.

Toutes mes excuses.

Enfin, l'idée y est.

A +

Posté par
DHilbert
re : Matrice (XA)² 26-12-11 à 11:26

Posons E_{u,v}=(\delta_{u,i}\,\delta_{v,j})\in\mathcal{M}_n(\K) et A=(a_{i,j})\in\mathcal{M}_n(\K). Sauf encore erreur de ma part, l'on déduit de (E_{u,v}A)^2=(E_{u,v}A)(E_{u,v}A)=0 que a_{v,u}a_{v,k}=0_{\K}, pour tout k\in\N_n. Prenant en particulier k=u, l'on trouve a_{v,u}^2=0_{\K}, soit a_{v,u}=0_{\K}.

A +

Posté par
kybjm
re : Matrice (XA)² 26-12-11 à 11:55

On prend n dans * . Pour toute U dans Mn(K) et tout (j,k) dans {1,...,n}² je noterai U(p,q) l'élément de la matrice U situé au croisement de sa ligne p et de sa colonne q  .
Avec la notation de Kronecker ((x,y) = 1 si x = y et 0 sinon) on a donc : Pour tout (j,k,p,q) {1,...,n}4  Ej,k(p,q) = (j,p)(k,q)
Soit alors A dans Mn(K) telle que pour toute X de Mn(K) on ait (XA)² = 0 .
Si (j,k,p,q) {1,...,n}4 on a donc :
0 = (Ej,kA)²(p,q) = x (Ej,kA)(p,x).(Ej,kA)(x,q) = x,y,z Ej,k(p,y).A(y,x).Ej,k(x,z).A(z,q) = x,y,z (j,p)(k,y)A(y,x)(j,x)(k,z)A(z,q) = (j,p).A(k,j).A(k,q) .

Pour tout (k,p,q) tu as donc A(k,p)A(k,q) = 0 et donc
pour tout (k,p) on a : A(k,p)² = 0 ce qui prouve que A = 0.



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