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examen-RT3 24-25

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INSAT
Examen d’Analyse Numérique Matricielle
Filière: RT3
Documents non autorisés
Enseignante: F. Khayat
Date: 28/05/2025
Durée: 1h30
Nbre de pages: 2
N.B. Seules les calculatrices scientifiques non programmables sont autorisées.
Barème approximatif : Exercice 1: 8 points - Exercice 2: 7 points - Exercice 3: 5 points.
Exercice 1
Considérons le système linéaire (S) : Au = b où A (qu’on supposera inversible) et b sont donnés
par:


 
−4 1
0
1
A =  1 −4 1  ,
b =  1 .
0
1 −4
1
1. Calculer la matrice d’itération J de Jacobi.
2. Calculer ρ(J). En déduire que la méthode de Jacobi est convergente pour la résolution
du système (S).
3. Déduire que la méthode de Gauss-Seidel est convergente pour la résolution de (S).
4. Écrire le système associé à chacune de ces deux méthodes.
5. Faire 3 itérations de la méthode de Jacobi à partir de u(0) = (0, 5; 0, 5; 0, 5)T (donner 4
chiffres après la virgule pour les calculs intermédiares).
Exercice 2
On considère le problème de minimisation : min3 J(x)
x∈R
où J : R3 −→ R définie pour x = (x1 , x2 , x3 )T par :
J(x) = 2x21 + 3x1 x2 + 2x22 − x2 x3 + 2x23 − (3x1 + 4x2 − x3 ).
1. Écrire J sous la forme
J(x) =
1
(Ax, x) − (b, x)
2
1


4 3
0
où A =  3 4 −1  est une matrice symétrique de M3 (R) et où le vecteur b est à
0 −1 4
déterminer.
2. Montrer que A est définie positive.
3. (a) Rappeler l’algorithme du gradient à pas fixe α pour la minimisation de J.
(b) Déterminer les valeurs de α pour lesquelles cet algorithme converge.
1
(c) Faire 3 itérations de cet algorithme en prenant x(0) = (1, 1, 1)T et α = .
4
Exercice 3
Soit A la matrice suivante :


a 0 α
A= 0 b 0 
α 0 c
où a, b, c et α sont des réels tels que A soit définie positive.
1. Montrer que puisque A est définie positive alors on a forcément a, b et c sont strictement
positifs.
2. Montrer que la méthode de Jacobi converge pour n’importe quel vecteur second membre
et n’importe quel vecteur initial x(0) .
2
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