Adloun

Les puissances d'une matrice diagonale

Exercice supplémentaire · niveau 1 (application) · mathématiques appliquées (ECG 2e année), chapitre 3 — Réduction des matrices carrées · Spectre et polynôme annulateur

Énoncé

Soit . Donner pour , préciser , et dire si est inversible.

Corrigé

Les puissances. Le produit de deux matrices diagonales est la matrice diagonale des produits terme à terme : si , alors , et une récurrence immédiate donne . Ici Le coefficient vaut si est pair, s'il est impair : cette composante oscille sans converger.

Le spectre. est diagonale, donc triangulaire, et ses valeurs propres sont ses coefficients diagonaux :

Inversibilité. appartient au spectre, donc n'est pas inversible. On le voit directement : la troisième colonne de est nulle, donc avec .

Comportement des puissances. La composante en tend vers , celle en oscille, celle en est nulle dès . Une matrice diagonale rend ces trois régimes visibles séparément : c'est précisément ce qu'on gagne en diagonalisant une matrice qui ne l'est pas.

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