Adloun

Commuter avec toutes les matrices

Exercice · niveau 3 (difficile) · mathématiques appliquées (ECG 1re année), chapitre 2 — Calcul matriciel et systèmes linéaires · Produit, transposition et commutation

Énoncé

Soit telle que pour toute matrice . Montrer qu'il existe un réel tel que .

Corrigé

Écrivons . L'hypothèse est universelle : on a le droit de la spécialiser aux matrices de notre choix.

Premier choix : . L'égalité impose et .

Second choix : . Avec : d'où . Ainsi .

Réciproque. Toute matrice commute avec , puisque .

Le point à retenir. Une hypothèse « pour tout » se spécialise : deux matrices bien choisies ont suffi à effacer les coefficients hors de la diagonale, puis à égaliser ceux de la diagonale.

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