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Problème : Matrice et Polynômes

Posté par
hiiragi
16-10-07 à 20:33

Bonsoir, j'ai quelques difficultés à achever un problème d'algèbre.

Je vais tâcher ici de résumer toute la démarche.
Après avoir rappellé quelques propriétés de l'application 'trace' (linéarité, commutativité et qu'une matrice et sa matrice semblable ont même trace).

A est une matrice carrée d'ordre n diagonalisable ayant n valeurs propres distinctes.
P(x)=(x-\lambda_1)...(x-\lambda_n)=a_0 + a_1 x + ...+a_{n-1} x^{n-1} + x^n

On propose ensuite de trouver une méthode permettant de déterminer les coefficient du polynôme P associé à la matrice A et lorsqu'elle est inversible, de calculer son inverse.

J'ai montré que \forall k \in N^*, Tr(A^k)=\bigsum_{i=1}^n \lambda_i^k

En posant \forall k \in N^*, S_k=\bigsum_{i=1}^n \lambda_i^k
J'ai prouvé tant bien que mal que le système d'inconnues u_1,u_2,...,u_n

\{{S_1+u_1 = 0\atop et \forall k \in [2,n], S_k + u_1 S_{k-1} + u_2 S_{k-2} +...+u_{k-1}S_1 + k u_k = 0}

avait une solution unique et que :
\{{u_1 = -S_1 = a_{n-1}\atop u_2= -1/2 (S_2 + u_1 S_1)= a_{n-2}}
On admet ensuite que \forall k \in [1,n], u_k = a_{n-k}

J'ai ensuite prouvé que P(A) = 0 puis que P inversible <=> a_0 = 0
De plus lorsqu'elle existe : A^{-1} = -1/a_0 (a_1 + a_2 A + ... + a_{n-1} A^{n-2} + A^{n-1}
  
Vient ensuite :
\{{d_1 = -Tr(A)\atop d_k= -1/k Tr(B_{k-1}A) } \{{B_1 = A + d_1 I \atop B_k= B_{k-1}A + d_k In}

J'ai montré que \forall k \in [1,n] B_k = A^k + \bigsum_{i=1}^k d_i A^{k-i}

et que \forall k \in [1,n] d_k = -1/k  Tr(A^k) -1/k  Tr(\bigsum_{i=1}^{k-1} d_i A^{k-i})

Je dois maintenant en déduire que d_k = a_{n-k} et que B_n = 0_ n
Et enfin que A inversible <=> d_n \neq 0

Voilà, je suis plutôt désemparé à vrai dire, je pense apercevoir la solution mais je n'arrive pas à m'y retrouver en identifiant avec les d_k. Je pense que c'est plus dans le calcul que dans le raisonnement que je pêche, si vous pouviez donc m'apporter vos lumières...

Merci beaucoup !

Posté par
hiiragi
re : Problème : Matrice et Polynômes 21-10-07 à 09:31

Je n'ai toujours pas trouvé, et je suis toujours curieux en fait.
Si quelqu'un a une idée... (Je sais que le texte est long)

Merci !



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