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Niveau école ingénieur
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rang matrice 4x3 avec paramètres

Posté par
pubis2luxe
21-10-13 à 15:04

Salut à tous,
je viens de finir un exercice de maths et je voulais m'assurer que ma démarche était juste car je la trouve un peu simpliste.
Voila l'intutilé :
Discuter en fonction des valeurs de a et de b le rang de la matrice 4x3 notée A
a 2 1
2 3 4
1 1 3
3 4 b

Résolution :
Le rang de A correspond au nombre de colonnes/lignes linéairement indépendantes.
Ici, rg(A) inférieur ou égal à 3 (car 3 colonnes).
L2+L3 = L4 si b=7 donc L2 et L3 linéairement indépendantes => rg(A) inférieur ou égal à 2.
L2-L3 = L1 si a=1 idem
2xL4 = L1 si a=3/2 et b=2

Donc, la matrice A est de rang 2 si a=1, ou b= 7, ou A=3/2 et b=2. Sinon A est de rang 3.

Est-ce que j'ai bon ?

Merci d'avance

Posté par
verdurin
re : rang matrice 4x3 avec paramètres 21-10-13 à 16:17

Bonjour,
il y a quelques erreurs.

Par exemple si b=7 la matrice A peut-être de rang 3, si les 3 premières lignes sont linéairement indépendantes.

A=\begin{pmatrix}0&2&1\\2&3&4\\1&1&3\\3&4&7\end{pmatrix} est de rang 3.

Posté par
pubis2luxe
re : rang matrice 4x3 avec paramètres 21-10-13 à 16:20

donc ma démarche n'est pas bonne? je devrais commencer par faire quoi?

Posté par
verdurin
re : rang matrice 4x3 avec paramètres 21-10-13 à 16:26

Faire ce que tu as dit :

Citation :
Le rang de A correspond au nombre de colonnes/lignes linéairement indépendantes

Posté par
pubis2luxe
re : rang matrice 4x3 avec paramètres 21-10-13 à 16:35

Ok.
Don je dirais que la matrice A est de rang 2 si :
- a =1 et b =7
ou
- a = 3/2 et b =2

Sinon, la matrice est de rang 3.

Mon raisonnement est-il juste et complet?

Posté par
LeDino
re : rang matrice 4x3 avec paramètres 21-10-13 à 16:46

Une approche possible...

A = \begin{pmatrix} a&2&1 \ 
 \\ 2&3&4 \
 \\ 1&1&3 \
 \\ 3&4&b \end{pmatrix}

Les colonnes 2 et 3 sont indépendantes quels que soient a et b. Donc le rang de A est au minimum 2.
Comme tu as montré qu'il était au maximum de 3, tu sais donc que le rang est soit 2 soit 3.

Pour que le rang soit 3, il faut et suffit que les 3 sous-déterminants D1, D2, D3 soient non nuls.
Si l'un des déterminants est nul, le rang est 2.

D1 = $ \begin{vmatrix} a & 2 & 1 \ 
 \\ 2 & 3 & 4 \ 
 \\ 1 & 1 & 3 \end{vmatrix} $

D2 = $ \begin{vmatrix} 2 & 3 & 4 \
 \\  1 & 1 & 3 \
 \\  3 & 4 & b \end{vmatrix} $

D3 = $ \begin{vmatrix} 1 & 1 & 3 \ 
 \\ 3 & 4 & b \ 
 \\ a & 2 & 1 \end{vmatrix} $

... à discuter selon  a  et  b.

Posté par
pubis2luxe
re : rang matrice 4x3 avec paramètres 21-10-13 à 16:49

Merci beaucoup à vous deux. Je pensais m'en sortir sans devoir utiliser les sous-déterminants mais en fait cela devient bien plus clair.

Posté par
LeDino
re : rang matrice 4x3 avec paramètres 21-10-13 à 16:58

D1 = 0  ou  D2 = 0  conduisent effectivement à  a = 1  ou  b = 7  comme conditions suffisantes pour avoir un rang 2.

Mais il y a une troisième possibilité déduite de  D3 = 0  qui donne une équation en a et b impliquant également le rang 2.

Dans les autres cas :  A est effectivement de rang 3.
Tu n'étais pas loin du résultat... mais c'était incomplet ...

Posté par
verdurin
re : rang matrice 4x3 avec paramètres 21-10-13 à 17:15

Euh ...

je persiste à croire que \begin{pmatrix}0&2&1\\2&3&4\\1&1&3\\3&4&7\end{pmatrix} est de rang 3.

Et je ne suis pas d'accord avec ça

Citation :
Pour que le rang soit 3, il faut et suffit que les 3 sous-déterminants D1, D2, D3 soient non nuls.
Si l'un des déterminants est nul, le rang est 2.

Posté par
pubis2luxe
re : rang matrice 4x3 avec paramètres 21-10-13 à 17:36

J'ai simplifié la matrice en :
a-1 0  0
1   2  1
3   4  7
0   0  b-7

J'ai ensuite calculé les sous-determinants et je ne trouve que b=7 et a=1 comme valeur, est-ce une erreur de ma part?  

Posté par
LeDino
re : rang matrice 4x3 avec paramètres 21-10-13 à 17:43

Ah oui en effet j'ai dit une grosse bêtise en "inversant" la condition ...
Si un seul des sous déterminants est non nul, le système est bien sûr de rang trois.
Donc pour être de rang 2, il faut que les trois soient nuls.
Ce qui mène à  a=1  et  b=7  et reste à vérifier que dans ce cas, D3 est nul aussi...

Désolé pubis2luxe... et merci verdurin pour ta vigilance .

Posté par
pubis2luxe
re : rang matrice 4x3 avec paramètres 21-10-13 à 18:02

MERCI A TOUS !!!!
je suis enfin arrivé à avoir quelque chose de clair et non bancal en faisant un mix de vos réponses !
Encore merci



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