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mathématiques appliquées (ECG 2e année) · Chapitre 3 · Exercice

La matrice de tous les uns

Réduction des matrices carrées · Puissances et suites récurrentes · niveau 3 (difficile)

Énoncé

Soit . Montrer que est diagonalisable, donner , puis calculer pour tout entier .

Corrigé

Diagonalisable. est symétrique : le cours l'admet.

Éléments propres. Les trois lignes de sont égales : , donc . Autrement dit est valeur propre et

Par ailleurs : est valeur propre. Les dimensions se totalisent : , donc et est semblable à .

Les puissances. Le coefficient d'indice de est la somme des trois produits , donc vaut : . Une récurrence immédiate donne alors, pour ,

En effet, si , alors .

Contrôles. Pour : . Pour : , dont tous les coefficients valent — ce qu'un produit direct confirme.

Le point à retenir. Une matrice de rang vérifie toujours pour un réel , et ses puissances ne coûtent alors rien. Ici est aussi la seule valeur propre non nulle — ce n'est pas un hasard : c'est le facteur de la seule direction que n'écrase pas.

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