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Niveau Maths sup
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Solution quadratique 2x2

Posté par
Gauss-Tn
05-12-07 à 20:18

Trouver une matrice  qui vérifie l'équation A²-8A-2I = 0, où les coefficients a, b, c, d doivent être des entiers non nuls
le  probléme  revient à résoudre  ce  système  :

a²+cb-8a-2=0
ba +db-8b=0
ac +dc - 8c=0
cb+d²-8d-2=0

Posté par
raymond Correcteur
Solution quadratique 2x2 05-12-07 à 23:35

Bonsoir.

A² - 8A - 2I = 0 est le polynôme caractéristique de A.

A admet pour valeurs propres u = 4 + 32$\sqrt{2} ou v = 4 - 32$\sqrt{2}

On en déduit : tr(A) = u + v = 8 et det(A) = uv = - 2

On est confronté au système :

2$\textrm\{{ad - bc = -2 \ \ (I)\\ \ a + d = 8 \ \ \ (II)

(II) => d = 8 - a

En reportant dans (I), cela donne :

a² - 8a + bc - 2 = 0

En traitant cette dernière équation comme un polynôme en a :

a = 4 + 2$\sqrt{18-bc} ou a = 4 - 2$\sqrt{18-bc}

Limitons nous à des valeurs positives du produit bc. Peu de cas :

1°) bc = 2 => a = 8 => d = 0 : non
2°) bc = 9 => a = 7 ou a = 1 => d = 1 ou d = 7
3°) bc = 14 => a = 6 ou a = 2 => d = 2 ou d = 6
4°) bc = 18 => a = 4 => d = 4

Posté par
lolo217
re : Solution quadratique 2x2 06-12-07 à 10:43

Une recherche sur "matrice compagnon " va te donner le résultat pour n'importe quelle relation polynômiale

Posté par
raymond Correcteur
re : Solution quadratique 2x2 06-12-07 à 11:04

Bonjour lolo217.

Peux-tu me donner quelques pistes pour trouver les solutions entières du problème à l'aide de la matrice compagnon ?

Posté par
Gauss-Tn
Solution quadratique 2x2 06-12-07 à 12:14

bonjour,  merci  pour  votre  aide  

Posté par
Camélia Correcteur
re : Solution quadratique 2x2 06-12-07 à 14:30

Bonjour raymond et tous les autres.

La matrice compagnon du polynôme X2-8X-2 est la matrice

\(\begin{array}{cc}0 & 2\\ 1 & 8\end{array}\)

et elle vérifie bien l'équation. Ce n'est sûrement pas la seule, puisqu'on peut la conjuguer par n'importe quel élément de GL(Z), et peut-être qu'il y en a d'autres. ceci étant dit, dans cette matrice il y a un coefficient nul...

Posté par
raymond Correcteur
re : Solution quadratique 2x2 06-12-07 à 15:27

Bonjour Camélia.

Honte à moi de ne pas avoir pensé à cette méthode !

Merci et à plus. RR.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Solution quadratique 2x2 06-12-07 à 15:30

Mais, nonn tout compte fait je ne sais pas trop comment les retrouver toutes à partir de la compagnon!

Posté par
raymond Correcteur
re : Solution quadratique 2x2 06-12-07 à 16:28

Avec ma méthode élémentaire, je peux donner une description complète des solutions.
Si cela peut t'aider.

Je pose 18 - bc = k².

Alors

3$\textrm\{{a = 4 + \epsilon.k\\c = \fra{18-k^2}{b}\\d = 4 - \epsilon.k

avec :

3$\textrm k\in\mathbb{Z} \ , \ \epsilon = \pm 1 \ , \ b diviseur de 18-k^2

3$\textrm A = \begin{pmatrix}4+\epsilon.k&b\\\fra{18-k^2}{b}&4-\epsilon.k\end{pmatrix}



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