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Niveau terminale
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Puissance de matrice

Posté par
Alishisap
06-10-13 à 11:55

Bonjour,
J'ai un exercice qui m'a pris un bon moment, je voudrais savoir s'il existe des astuces, méthodes ou autre pour aller plus vite.

Voici l'énoncé :

Soit \large C\ =\ \left( \begin{array}{c|ccc} & 1 & 2 & 3 \\ \hline 1 & 0 & -1 & 1 \\ 2 & 1 & 0 & -1 \\ 3 & -1 & 1 & 0 \end{array} \right)

Je dois exprimer C^n,n\in\N^* en fonction en n, en distinguant les n pairs des n impairs.

Ne sachant pas comment faire directement, j'ai d'abord émis une conjecture que j'ai démontré avec un raisonnement par récurrence.
Voici donc ce que j'ai trouvé :

\forall n=2k+1,k\in\N, \4$C^n\ =\ \left( \begin{array}{c|ccc} & 1 & 2 & 3 \\\\ \hline 1 & 0 & -(-3)^{\dfrac{n-1}{2}} & (-3)^{\dfrac{n-1}{2}} \\\\ 2 & (-3)^{\dfrac{n-1}{2}} & 0 & -(-3)^{\dfrac{n-1}{2}} \\\\ 3 & -(-3)^{\dfrac{n-1}{2}} & (-3)^{\dfrac{n-1}{2}} & 0 \end{array} \right)

\forall n=2k,k\in\N^*, \4$C^n\ =\ \left( \begin{array}{c|ccc} & 1 & 2 & 3 \\\\ \hline 1 & -2\times(-3)^{\dfrac{n-2}{2}} & (-3)^{\dfrac{n-2}{2}} & (-3)^{\dfrac{n-2}{2}} \\\\ 2 & (-3)^{\dfrac{n-2}{2}} & -2\times(-3)^{\dfrac{n-2}{2}} & (-3)^{\dfrac{n-2}{2}} \\\\ 3 & (-3)^{\dfrac{n-2}{2}} & (-3)^{\dfrac{n-2}{2}} & -2\times(-3)^{\dfrac{n-2}{2}} \end{array} \right)

D'une part, j'aimerais savoir s'il n'y a pas de solution plus élégante que celle-ci () et d'autre part, comment fait-on en général pour déterminer la puissance n-ième d'une matrice en fonction de n ? Est-ce qu'on émet une conjecture et on la démontre, ou y a-t-il une autre méthode ? Parce que pour trouver cette solution, il m'a fallu énormément tâtonner.

Merci beaucoup d'avance !

Posté par
WunderBarbu
re : Puissance de matrice 06-10-13 à 12:14

Salut,

Déjà, bravo pour avoir eu le courage de taper ton travail.
De plus, je ne pensai pas qu'on pouvait proposer un exercice pareil à une classe de terminale...

Je te rassure, il existe une méthode qui permet de calculer les puissances de matrices. Mais cette méthode est enseignée en BAC+2 alors..tu devras patienter un peu

Posté par
Alishisap
re : Puissance de matrice 06-10-13 à 12:22

Rha, frustrant, j'aime pas attendre.

En tout cas je vous remercie.

Posté par
WunderBarbu
re : Puissance de matrice 06-10-13 à 12:26

Si tu veux avoir une idée, cherche sur le net à "diagonalisation de matrices".

La théorie n'est pas de ton niveau mais d'un point de vue pratique c'est le calcul d'un déterminant, la résolution de systèmes linéaires, le produit de matrices et le calcul de l'inverse d'une matrice.



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