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Niveau Maths sup
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propriété transposée d'une matrice

Posté par
ignotus
20-01-14 à 10:24

je n'arrive pas à résoudre le problème suivant: soit f l'endomorphisme qui transforme une matrice A en sa transposée. f est-il diagonalisable?  l'auteur indique à juste titre que f²= Identité.je voudrais savoir ,en raisonnant à l'ordre 2 par exemple,quelle serait la matrice afférente à f .Merci

Posté par
Narhm
re : propriété transposée d'une matrice 20-01-14 à 10:28

Bonjour,

Regarde ce qui se passe avec les matrices symétriques et antisymétriques de M_n(\K).

Posté par
ignotus
re : propriété transposée d'une matrice 20-01-14 à 10:46

merci de bien vouloir m'aider.Je ne maitrise pas encore trés bien les notions de symétrie et antisymétrie. Avant de progresser dans cette voie ,j'aimerais avoir sous les yeux cette matrice mystérieuse.est-ce possible de me la communiquer?

Posté par
ThierryPoma
re : propriété transposée d'une matrice 20-01-14 à 11:01

Bonjour,

L'on sait que M_2(\K) est un \K-espace vectoriel de dimension 2^2=4, dont

\mathcal{C}=\left(\left(\begin{array}{cc}1_{\K}&0_{\K}\\0_{\K}&0_{\K}\\\end{array}\right),\,\left(\begin{array}{cc}0_{\K}&1_{\K}\\0_{\K}&0_{\K}\\\end{array}\right),\,\left(\begin{array}{cc}0_{\K}&0_{\K}\\1_{\K}&0_{\K}\\\end{array}\right),\,\left(\begin{array}{cc}0_{\K}&0_{\K}\\0_{\K}&1_{\K}\\\end{array}\right)\right)

est la \K-base canonique. Que faire pour déterminer la matrice de f:M_2(\K)\to M_2(\K) dans \mathcal{C} ?

Thierry

Posté par
ignotus
re : propriété transposée d'une matrice 20-01-14 à 11:53

je suis un peu perdu. j'ai AA=I et conmme A multipliée par son inverse est également égal à I,la matrice recherchée devrait être égale à son inverse . la matrice identité satisfait cette condition mais quand on l'essaye ça ne marche pas. je souhaiterais ,thierry ou Narhm que vous me mettiez sous les yeux une matrice qui marche ,cela me permettrait peut-être de comprendre le raisonnement.

Posté par
ThierryPoma
re : propriété transposée d'une matrice 20-01-14 à 12:31

Tu n'as pas à être perdu. L'on a

M(f,\,\mathcal{C})=\left(\begin{array}{cccc}1_{\K}&0_{\K}&0_{\K}&0_{\K}\\0_{\K}&0_{\K}&1_{\K}&0_{\K}\\0_{\K}&1_{\K}&0_{\K}&0_{\K}\\0_{\K}&0_{\K}&0_{\K}&1_{\K}\\\end{array}\right)

Soit donc \left(\begin{array}{cc}a&b\\c&d\\\end{array}\right)\in M_2(\K). Les coordonnées de cette matrice dans la \K-base canonique \mathcal{C} sont \left(\begin{array}{c}a\\b\\c\\d\\\end{array}\right), de sorte que

\left(\begin{array}{cccc}1_{\K}&0_{\K}&0_{\K}&0_{\K}\\0_{\K}&0_{\K}&1_{\K}&0_{\K}\\0_{\K}&1_{\K}&0_{\K}&0_{\K}\\0_{\K}&0_{\K}&0_{\K}&1_{\K}\\\end{array}\right)\,\left(\begin{array}{c}a\\b\\c\\d\\\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}a\\c\\b\\d\\\end{array}\right)

qui désignent bien les coordonnées de la matrice \left(\begin{array}{cc}a&c\\b&d\\\end{array}\right)=f\left(\begin{array}{cc}a&b\\c&d\\\end{array}\right) dans \mathcal{C}.

Enfin, remarquons que M(f,\,\mathcal{C})\times M(f,\,\mathcal{C})=I_4.

Thierry

Posté par
ignotus
re : propriété transposée d'une matrice 20-01-14 à 13:00

Merci beaucoup thierry pour ton aide .je n'ai pas le temps aujourd'hui de bien assimiler ce que tu me dis,mais demain je ferais tout pour y arriver.Bonne journée et merci encore.

Posté par
ignotus
re : propriété transposée d'une matrice 20-01-14 à 17:52

je reviens sur cette propriété des matrices transposées.voilà ma question:  on sait que l'endomorphisme qui transforme une matrice carrée A en sa transposée,transforme ensuite celle-ci en A ,ce qui s'écrit f²=I  .quelqu'un peut-il me donner un exemple de matrice carrée d'ordre 2 pour faire simple qui satisfait cette propriété? merci

Posté par
ignotus
re : propriété transposée d'une matrice 21-01-14 à 10:23

en fait il semblerait que l'on ne puisse pas écrire f²=I ou d'un point de vue matriciel A²=I.l'endomorphisme de transposition est donc vraiment particulier.je serais intéressé de savoir s'il existe une matrice qui fait la transposition et qui en même temps satisfait l'identité précédente.merci d'avance.

Posté par
Narhm
re : propriété transposée d'une matrice 21-01-14 à 11:38

Bonjour ignotus,

Tes questions/remarques ne sont pas très claires.

Effectivement, si on regarde f:M_n(\K)\rightarrow M_n(\K), f(A)={}^tA, alors f\circ f=id. C'est un fait et les endomorphismes vérifiant cette dernière égalité sont appelées "symétrie vectorielle".

Par rapport à ta toute première question, à savoir la diagonalisation de f, oui elle est diagonalisable. Il suffit de remarquer que pour toute matrice symétrique (c'est à dire vérifiant {}^tA=A), on a f(A)=A et pour toute matrice antisymétrique (c'est à dire vérifiant {}^tA=-A), on a f(A)=-A.
A l'aide ce petit constant, on peut facilement trouver une base de M_n(\K) dans laquelle f est diagonale .

Par exemple pour n=2, on peut prendre,
e_1=\begin{pmatrix}1&0\\0&0\end{pmatrix}, e_2=\begin{pmatrix}0&0\\0&1\end{pmatrix}, e_3=\begin{pmatrix}0&1\\1&0\end{pmatrix}, e_4=\begin{pmatrix}0&-1\\1&0\end{pmatrix}.
Exercice : ces matrices forment une base de M_n(\K) et la matrice de f dans cette base est bien diagonale.

Enfin, si tu cherches une matrice d'ordre 2 dont le carré est la matrice identité, tu peux prendre B=\begin{pmatrix}0&1\\1&0\end{pmatrix}. Cela n'a rien d'impossible et on peut trouver de telles matrices en toute dimension.

Posté par
ignotus
re : propriété transposée d'une matrice 21-01-14 à 13:52

bonjour Narhm . mea culpa. effectivement mes explications ne sont pas trés claires .je vais essayer de me résumer:  on sait que l'endomorphisme qui transforme une matrice carrée A ,d'ordre 2 par exemple,redonne dans l'autre sens la matrice initiale A .  A priori ,en appelant B la matrice de cet endomorphisme on aurait B²=I . Or on n'arrive pas à trouver une matrice B satisfaisant la double transposition ,c'est à dire qu'on trouve B(BA) différent de A .  Même la matrice identité n'est pas bonne .Résultat :la relation B²=I n'est pas exacte . Merci de me signaler si je fais une erreur de raisonnement et dans ce cas là peut-on me donner une matrice opérant sans problème la double transposition?

Posté par
ignotus
re : propriété transposée d'une matrice 21-01-14 à 14:38

en reprenant la démonstration de thierrypoma,j'ai fini par comprendre . En fait la matrice existe mais elle est d'ordre 4 . La relation A²=I est vérifiée. un grand merci à  thierrypoma et narhm .



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