Remarque: En pratique, pour déterminer une base Vλlorsque λest une valeur propre d’une matrice
A=(aij )1≤i≤n,1≤j≤n,onrésoudslesystèmelinéaireAX =λX.
Proposition 6.5 Si λ1et λ2sont des valeurs propres distinctes d’une matrice A∈M
n(K),alors
l’intersection des sous espaces propres correspondant est réduite à 0Kn:
Vλ1∩Vλ2=0
Kn
Preuve : Soit x∈Vλ1∩Vλ2.Alorsx=0
Knou xest un vecteur propre de Apour les valeurs propres
λ1et λ2.OnadoncAx=λ1xet Ax=λ2x,d’oùl’ondéduitque(λ1−λ2)x=0
Kn,puis,comme
λ1"=λ2,quex=0
Kn.!
Proposition 6.6 Soit pun entier, p≥2et λ1,...,λpdes valeurs propres distinctes d’une matrice
A∈M
n(K)et (x1,...,xp)est famille de vecteurs telles que xisoit un vecteur propre de Aassocié
àlavaleurpropreλi.Alorscettefamilleestlibre.
Preuve : On montre ceci par récurrence sur l’entier p.
–Pourp=2.Siµ1x1+µ2x2=0
Knalors
–siµ1"=0alors x1=−λ2
λ1x2et donc x1∈Vλ1∩Vλ2.Ord’aprèslaproposition6.5,
Vλ1∩Vλ2={0Kn}et donc x1=0
Kn.C’estimpossiblecarx1est un vecteur propre (et
un vecteur propre est non nul par définition).
–onadoncµ1=0;ilenrésultequeµ2=0aussi car x2"=0
Kn.
Ainsi µ1x1+µ2x2=0
Kn⇒µ1=µ2=0:lafamille(x1,x2)est donc libre.
–Onsupposelapropriété[lafamille(x1,...,xp)est libre] vraie pour l’entier p.
Soit λ1,...,λp,λp+1 des valeurs propres distinctes d’une matrice A∈M
n(K)et (x1,...,xp,xp+1)
une famille de vecteurs propres associés. Si
µ1x1+...µ
pxP+µp+1xp+1 =0
Kn(6.1)
alors
–siµp+1 "=0,alors
xp+1 =−
p
!
k=1
µk
µp+1
xk(6.2)
d’où
Axp+1 =−
p
!
k=1
λk
µk
µp+1
xk(6.3)
car xkest un vecteur propre de Apour la valeur propre λk.Parailleurs
Axp+1 =λp+1xp+1 =−λp+1
p
!
k=1
µk
µp+1
xkd’après (6.3).(6.4)
On déduit alors de (6.3) et (6.4) que
−
p
!
k=1
λp+1
µk
µp+1
xk=−
p
!
k=1
λk
µk
µp+1
xk.
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