Corrigé TD M2S1 : Trigonalisation de matrices et espaces propres

Telechargé par Junior Okoue jean
A=
310
41 0
482
λI3A=
λ31 0
4λ+ 1 0
4 8 λ+ 2
f
Pf(λ) = (1)3+3(λ+2)det λ31
4λ+ 1= (λ+2)[(λ3)(λ+1)+4] == (λ+2)(λ22λ+1) = (λ+2)(λ1)2
λ1=2
x
y
z
SEP (A, 2) A
x
y
z
= (2)
x
y
z
x
y
z
SEP (A, 2)
3x+y=2x
4xy=2y
4x8y2z=2z
x
y
z
SEP (A, 2)
y=5x
y= 4x
y=1
2x
x
y
z
SEP (A, 2) y= 0
x= 0
SEP (A, 2) = V ect((0,0,1)) = V ect(w)
λ2= 1
x
y
z
SEP (A, 1) A
x
y
z
=
x
y
z
x
y
z
SEP (A, 1)
3x+y=x
4xy=y
4x8y2z=z
x
y
z
SEP (A, 1) y=2x
20x3z= 0
SEP (A, 1) = V ect((3,6,20)) = V ect(u)
A dim(SEP (A, 1) 6= 2 χAA
R3(v1, v2, v3)A
2 0 a
0 1 b
0 0 1
v1=w v2=u v3
R3(v1, v2, v3)R3v3= (1,0,0)
det(
031
06 0
1 20 0
)=6
(v1, v2, v3)R3f(v3) = A
1
0
0
=
3
4
4
=
αv1+βv2+γv3f(v3) = 28
3v1+2
3v2+v3A
2 0 28/3
0 1 2/3
0 0 1
R3(u, v, w)A
1 1 0
0 1 0
0 0 2
u w v (u, v, w)
f(v) = au +vf(v)vV ect(u)
(x, y, z)A
x
y
z
x
y
z
=
2x+y
4x2y
4x8y3z
u
1
1
8
A
1
1
8
1
1
8
=
3
6
20
det(
3 1 0
610
20 8 1
)6= 0
A
1 1 0
0 1 0
0 0 2
B=
231
121
2 6 3
f B
λI3B=
λ2 3 1
1λ+ 2 1
26λ3
χA(λ) = det 1λ+ 2
26det λ2 3
26+ (λ3)det λ2 3
1λ+ 2
χA(λ)=62λ4(6λ+ 12 6) + (λ3)(λ21) = λ33λ2+ 3λ1=(λ1)3
1
x
y
z
SEP (B, 1) B
x
y
z
=
x
y
z
x
y
z
SEP (A, 1)
2x3yz=x
x2yz=y
2x+ 6y+ 3z=z
x
y
z
SEP (A, 1) x3yz= 0
SEP (B, 1) = V ect(v1, v2)v1= (1,0,1) v2= (3,1,0)
R3(v1, v2, e3)
R3e3= (0,0,1)
det(
130
010
101
)=1
f(e3) = B
0
0
1
= (1,1,3)
(1,1,3) (v1, v2, e3)
1
1
3
=av1+bv2+ce3
a= 2 b=1c= 1
1 0 2
0 1 1
0 0 1
f(v1) = v1f(v2) = v2f(e3)=2v1v2+e3
w= 2v1v2f(w) = 2f(v1)f(v2) = 2v1v2=w f(e3) = w+e3
(v1, w, e3)R3det(
11 0
01 0
121
)=1 B
1 0 0
0 1 1
0 0 1
A=
01 0
4 4 0
22 2
λI3A=
λ1 0
4λ4 0
2 2 λ2
f
Pf(λ)=(1)3+3(λ2)det λ1
4λ4= (λ2)(λ24λ+ 4) = (λ2)3
f2f f = 2Id
f
(fλId)2
(A2I)2=
0 0 0
0 0 0
42 0
(fλId)3
(A2I)3=
000
000
000
au2(x) + bu(x) + cx = 0(1)
(1) au3(x) + bu2(x) + cu(x)=0
u3= 0
(1) bu2(x) + cu(x)=0
u
(1) bu3(x) + cu2(x)=0
(1) cu2(x)=0
u2(x)6= 0 c= 0 bu2(x)=0
b= 0 a=u2(x)=0 a= 0 (x, u(x), u2(x)
3R3
u u =f2Id
e1(f2Id)3= 0 x=e1
((f2Id)2(e1),(f2Id)(e1), e1) = (u2(e1), u(e1), e1)
R3f
f(e1)=(f2Id)(e1)+2Id(e1) = u(e1)+2e1
f(u(e1)) = (f2Id+2Id)(u(e1)) = (f2Id)(u(e1)+2Id(u(e1)) = u(u(e1))+2u(e1) = u2(e1)+2u(e1)
f(u2(e1)) = (f2Id)(u2(e1)) + 2Id(u2(e1) = u3(e1)+2u2(e1)=2u2(e1)
B=
210
021
002
a2dim(SEP (f, a)) =
2 (v1, v2)f(v1) = av1f(v2) = av2
v3(v1, v2, v3)R3
f
B=
a0α
0a β
0 0 γ
γ=a
f(v3) = αv1+βv2+av3v0
2=αv1+βv2f(v3) = v0
2+av3
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