Lycée Chrestien de Troyes DS n°7 de mathématique MP1617
7. On définit une suite de polynômes (Lk)k∈Nen posant L0=1 et :
∀k∈N∗,Lk=³¡X2−1¢k´(k)
Donc pour tout k∈N∗,Lkest la k-ième dérivée de ¡X2−1¢k.
(a) Calculer les polynômes L1,L2,L3.
(b) Déterminer le degré de Lk.
(c) À l’aide de la formule de Leibniz, exprimer les polynômes :
Ak=³(X2−1) ¡X2−1¢k´(k+2) et Bk=³X¡X2−1¢k´(k+1)
à l’aide des polynômes Lk,L0
ket L00
k.
(d) Démontrer que pour tout k∈N:
¡X2−1¢L00
k+2X L0
k−k(k+1)Lk=0
(e) À l’aide de la relation précédente, démontrer que Lkest un vecteur propre de f(on préci-
sera la valeur propre associée).
(f) Démontrer que (L0,L1,...,Ln)est une base orthogonale de E.
Exercice 5 −Décomposition de Cholesky [E3A-2013-PC-B]
Soit n∈N∗.
On note S++
n(R) l’ensemble des matrices symétriques réelles définies positives. Par définition :
A∈S++
n(R) si et seulement si A∈Sn(R) et SpecR(A)⊂R∗
+.
On note T++
n(R) l’ensemble des matrices réelles triangulaires supérieures dont les coefficients dia-
gonaux sont strictement positifs.
Rnsera identifié à Mn,1(R) ensemble des matrices réelles avec nlignes et 1 colonne.
Lorsque Rnest muni de sa structure euclidienne canonique, k·kdésigne la norme euclidienne asso-
ciée au produit scalaire canonique : kXk2=tX X .
Cet exercice a pour but d’étudier la décomposition de Cholesky d’une matrice symétrique réelle po-
sitive.
1. On considère, dans cette question 1 uniquement, la matrice S=
3 0 2
020
2 0 3
∈M3(R).
(a) Énoncer le théorème qui permet de justifier qu’il existe une matrice P∈O3(R) telle que
tP S P =D, où Dest une matrice diagonale.
(b) Déterminer Pet Dtelles que det(P)=1 et D=
α0 0
0β0
0 0 γ
où α<β<γpuis justifier que
S∈S++
3(R).
(c) Démontrer qu’il existe une unique matrice T∈T++
3(R) telle que S=tT T . On explicitera la
matrice T.
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