Adloun

Une matrice symétrique d’ordre trois

Exercice · niveau 3 (difficile) · mathématiques appliquées (ECG 2e année), chapitre 3 — Réduction des matrices carrées · Diagonalisation

Énoncé

Soit . Déterminer et la dimension de chaque sous-espace propre, puis diagonaliser .

Corrigé

Diagonalisable, avant tout calcul. est symétrique : le cours admet qu'une telle matrice est diagonalisable. Il reste à trouver les éléments propres.

Une valeur propre visible. Chaque ligne a pour somme , donc : .

Le rang qui chute. est la matrice dont tous les coefficients valent : ses trois lignes sont égales, son rang vaut , elle n'est donc pas inversible et . Le système se réduit à la seule équation , d'où

Une base de vecteurs propres. Les trois vecteurs , et sont propres, et ils sont libres : une combinaison nulle donne , et , donc puis . Trois vecteurs libres dans un espace de dimension en forment une base : est diagonalisable et .

Diagonalisation.

Vérification, à ne jamais sauter. Les colonnes de sont , , ; celles de sont les colonnes de multipliées par , , : c'est la même matrice. , donc .

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