10-10- 2010 J.F.C. p. 1
MATRICES
Exercice 1 Matrice de passage.
B,B0et B00 sont trois bases d’un espace vectoriel Esur K.
Pas (B,B00) = Pas (B,B0)×Pas (B0,B00)
Pas (B,B0) est la matrice de IdErelativement aux bases B0et B, c’est `a dire Pas (B,B0) = M(IdE,B0,B).
Pas (B0,B00) est la matrice de IdErelativement aux bases B00 et B0, c’est `a dire Pas (B0,B00) = M(IdE,B00,B0).
Or M(IdE,B0,B)×M(IdE,B00,B0) = M(IdE◦IdE,B00 ,B) = M(IdE,B00 ,B).
Ainsi Pas (B,B0)×Pas (B0,B00) est la matrice de IdErelativement aux bases B00 et B; c’est donc Pas (B,B00)
Exercice Retrouver le r´esultat `a la main en posant : Pas (B,B0) = (aij ), Pas (B0,B00) = (bij ) et Pas (B,B00) = (cij ).
Exercice 2 Caract´erisation des matrices de rang 1.
Q1. C=
c1
c2
.
.
.
cn
est une matrice non nulle de Mn,1(K) et L= (`1`2· · · `n) une matrice non nulle de M1,n(K).
Ecrire la matrice A=CL et montrer, en raisonnant sur les colonnes, qu’elle est de rang 1.
Q2. Enoncer et d´emontrer une r´eciproque.
Q1 A=CL = (aij ) est une matrice de Mn(K) et A=
c1`1c1`2· · · c1`n
c2`1c2`2· · · c2`n
.
.
..
.
..
.
.
cn`1cn`2· · · cn`n
. Ou ∀(i, j)∈[[1, n]]2, aij =ci`j.
Pour tout jdans [[1, n]], la j`eme colonne de Aest Cj(A) =
c1`j
c2`j
.
.
.
cn`j
=`jC.
Le rang de Aest la dimension de F= Vect C1(A), C2(A), . . . , Cn(A)= Vect `1, C, `2, C, . . . , `n, C⊂Vect(C).
Notons que Vect(C) est de dimension 1 car Cn’est pas nul(le). Donc Fest de dimension 0 ou 1.
Si Fest de dimension 0 : ∀i∈[[1, n]], `iC= 0Mn,1(K). Comme Cn’est pas nul(le), ∀i∈[[1, n]], `i= 0 et Lest nul(le)
ce qui n’est pas.
Ainsi Fest de dimension 1 et Aest de rang 1.
Q2 R´eciproquement soit A= (aij ) une matrice de Mn(K) de rang 1. Montrons qu’il existe une matrice non nulle
Cde Mn,1(K) et une matrice non nulle Lde M1,n(K)telles que : A=CL.
Notons encore, pour tout jdans [[1, n]], Cj(A) la j`eme colonne de A.
dim Vect C1(A), C2(A), . . . , Cn(A)= 1 donc il existe un ´el´ement non nul C=
c1
c2
.
.
.
cn
de Mn,1(K) tel que