Concours National Commun – Session 2008 – MP
L’ ´enonc´e de cette ´epreuve, particuli`ere aux candidats de la fili`ere MP,
comporte 4 pages.
L’usage de la calculatrice est interdit .
Les candidats sont inform´es que la qualit´edelar´edaction et de la pr´esentation, la clart´eetlapr´ecision des
raisonnements constitueront des ´el´ements importants pour l’appr´eciation des copies. Il convient en particulier
de rappeler avec pr´ecision les r´
ef´
erences des questions abord´ees.
Si, au cours de l’´
epreuve, un candidat rep`
ere ce qui lui semble ˆ
etre une erreur d’´
enonc´
e, il le
signale sur sa copie et poursuit sa composition en expliquant les raisons des initiatives qu’il est
amen´
e`
a prendre.
Sur les classes de similitude de matrices carr´ees d’ordre 2
L’objectif de ce probl`
eme est d’´
etudier quelques propri´
et´
es topologiques des classes de simili-
tudes de matrices carr´
ees `
a coefficients r´
eels ou complexes en liaison avec la diagonalisabilit´
e.
Notations et rappels
Dans ce probl`
eme, Kd´
esigne le corps des r´
eels ou celui des complexes (K=Rou C)etM2(K)
l’alg`
ebre des matrices carr´
ees d’ordre 2`
a coefficients dans K; la matrice identit´
e se notera I2.GL2(K)
d´
esigne le groupe des matrices inversibles de M2(K).
Pour toute matrice Ade M2(K),t
Ad´
esigne la matrice transpos´
ee de A,tr (A)sa trace, detAson
d´
eterminant et SpK(A)l’ensemble des valeurs propres de Aappartenant `
aK.
Si A∈M
2(C), on appelle matrice conjugu´
ee de Aet on note A, la matrice de M2(C)dont les
coefficients sont les conjugu´
es de ceux de A; la matrice transpos´
ee de la matrice Ase notera A∗.
On rappelle que deux matrices Aet Bde M2(K)sont dites semblables dans M2(K)s’il existe une
matrice P∈GL2(K)telle que A=PBP−1. Il s’agit d’une relation d’´
equivalence sur M2(K); les
classes d’´
equivalence de cette relation sont dites les classes de similitude de M2(K).
I. R´esultats pr´eliminaires
1. (a) V´
erifier que si A∈M
2(K), la classe de similitude de la matrice Adans M2(K), not´
ee
SK(A), est ´
egale `
a{PAP−1;P∈GL2(K)}.
(b) Donner la classe de similitude d’une matrice scalaire, c’est `
a dire une matrice de la forme
xI2avec x∈K.
2. Pour tout λ∈K, on pose Eλ=1λ
01
et Fλ=10
λ1.
(a) Justifier que, pour tout λ∈K,Eλet Fλsont inversibles et exprimer leur inverses.
(b) Soit A=ab
cd
∈M
2(K); calculer les produits EλAE−1
λet FλAF −1
λo`
uλ∈K.
(c) On suppose que la classe de similitude SK(A)de A∈M
2(K)est r´
eduite `
a un singleton.
Montrer que Aest une matrice scalaire.
3. Pour A=ab
cd
∈M
2(K), on pose AS=|a|2+|b|2+|c|2+|d|21/2.
(a) Montrer que A−→ ASest une norme sur M2(K).
(b) V´
erifier que, pour tout A∈M
2(K),AS=tr (AA∗)et que si U∈M
2(K)est une
matrice v´
erifiant UU∗=I2alors AS=UAU∗S=U∗AUS.
´
Epreuve de Math´
ematiques II 1 / 4 Tournez la page S.V.P.