Semaine 23 - Calcul matriciel, probabilités :
événements
Tristan Tourniaire
5 et 7 mai 2015
1 Exercices
Exercice 1. Soit 06p61un taux d’erreur. Une série d’ordinateurs se transmet une
information binaire (« vrai » ou « faux » ) à la chaine. L’ordinateur 0envoie « vrai » à
l’ordinateur 1, qui transmet ensuite à l’ordinateur 2, etc. À chaque étape, il peut y avoir
une erreur dans la transmission — avec probabilité p— et l’ordinateur k+1 reçoit l’opposé
de ce qu’avait envoyé l’ordinateur k. Sinon (avec probabilité 1p), l’ordinateur k+ 1
reçoit la même information que l’ordinateur k. Calculer la probabilité pnque l’ordinateur
nreçoive l’information « vrai » (on a p0= 1).
Exercice 2. Le cruel Dr. No a capturé un mathématicien paresseux et lui administre
un poison mortel. Il place Ncoffres devant lui, et lui dit qu’avec probabilité p, il a placé
l’antidote dans un des coffres de manière équiprobable, et avec probabilité 1p, il n’y a
pas d’antidote du tout. Après avoir ouvert N1coffres, le mathématicien paresseux se
demande si c’est bien la peine d’ouvrir le dernier coffre — c’est assez fatigant. Calculer
la probabilité que l’antidote se trouve dans le dernier coffre, sachant qu’il ne se trouvait
pas dans l’un des N1premiers.
Exercice 3. On se donne N+1 urnes numérotées de 0 à N. L’urne de numéro kcontient
kboules blanches et Nkboules noires. On choisit une urne au hasard, chaque choix
étant équiprobable. Puis on tire des boules avec remise, toutes dans l’urne choisie au
début. On se fixe un entier nN.
1. Quelle est la probabilité que la (n+ 1)-ième boule tirée soit blanche sachant que les
nprécédentes l’étaient toutes ?
2. Déterminer la limite de cette probabilité lorsque N+.
Exercice 4. Soit A∈ Mn(R). Montrer qu’il existe MGLn(R)telle que AM soit la
matrice d’un projecteur.
Exercice 5. Soit A∈ Mn(R). Montrer que Aest non inversible si et seulement si il
existe MGLn(R)telle que AM soit une matrice nilpotente.
Exercice 6. Pour A= (ai,j )16i,j6n∈ Mn(R), on définit la trace de Apar :
Tr(A) =
n
X
i=0
ai,i.
1
1. Montrer que si A, B ∈ Mn(R)alors Tr(AB) = Tr(BA).
2. Soit Eun R-espace vectoriel et u∈ L(E)tel que pour tout xE,u(x)Vect(x).
Montrer que uest une homothétie.
3. Soit A∈ M2(R). Montrer que Tr(A) = 0 si et seulement si Aest semblable à une
matrice à diagonale nulle.
4. Montrer le même résultat dans Mn(R).
Exercice 7. On considère les matrices suivantes de M4(R):
A=
1 0 0 0
0 1 0 0
0 0 1 1
0 0 0 1
, B =
1 1 0 0
0 1 0 0
0 0 1 1
0 0 0 1
.
1. Calculer l’idéal annulateur de A, c’est-à-dire
IA={PR[X]|P(A) = 0 }.
On rappelle que si P=Pn
k=0 akXkest un polynôme, la matrice P(A)est définie
par Pn
k=0 akAk. Calculer de même l’idéal annulateur de B.
2. Montrer que Aet Bne sont pas semblables. On pourra s’intéresser à AI4et
BI4.
3. Soit A∈ Mn(R). Montrer que l’idéal annulateur de Aest de la forme
IA={P Q, Q R[X]},
PR[X]est un polynôme unitaire appelé le polynôme minimal de A.
Exercice 8. Soit n>1et A∈ Mn(R)une matrice nilpotente d’indice n, c’est-à-dire
que An= 0 et An16= 0. Montrer que Aest semblable à la matrice
B=
0 (0)
1 0
0 1 ...
.........
(0) 0 1 0
.
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