Diagonale et triangulaire
Exercice supplémentaire · niveau 1 (application) · mathématiques approfondies (ECG 1re année), chapitre 3 — Algèbre linéaire · Inversibilité
Énoncé
On pose , et . Dire lesquelles sont inversibles, et donner .
Corrigé
Ce qu'on montre. L'application d'un critère qui se lit d'un coup d'œil.
Le critère. Une matrice diagonale ou triangulaire est inversible si et seulement si aucun de ses coefficients diagonaux n'est nul.
La matrice . Ses coefficients diagonaux sont , , : tous non nuls, donc est inversible. L'inverse d'une matrice diagonale s'obtient en inversant chaque coefficient diagonal : Vérification : le produit est diagonal, de coefficients , , , c'est-à-dire .
La matrice . Elle est triangulaire supérieure, et son deuxième coefficient diagonal vaut . Elle n'est donc pas inversible.
Pourquoi. Le système homogène s'écrit , , . Il donne et , avec libre : le vecteur est une solution non nulle, ce qui interdit l'inversibilité.
La matrice . Ses coefficients diagonaux sont , , : tous non nuls, donc est inversible.
Point délicat. Le critère porte sur la diagonale seule : les coefficients , , hors diagonale n'y jouent aucun rôle. Et il ne vaut que pour les matrices triangulaires ou diagonales : une matrice quelconque à diagonale sans zéro peut parfaitement ne pas être inversible, comme .
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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.