Adloun

Les puissances d'une triangulaire, par le binôme

Exercice · niveau 2 · mathématiques approfondies (ECG 1re année), chapitre 3 — Algèbre linéaire · Calcul matriciel

Énoncé

Soit . Écrire , calculer et , puis en déduire pour tout .

Corrigé

La décomposition. On pose .

Les puissances de . Le produit ligne par colonne donne On voit la diagonale de coefficients non nuls remonter d'un cran à chaque puissance, jusqu'à sortir du tableau.

Le binôme, et sa condition. Le binôme de Newton n'est pas valable pour deux matrices quelconques : sa démonstration réordonne les facteurs, elle exige donc qu'elles commutent. Ici commute avec tout, et Comme dès que , il ne reste que trois termes : (La formule vaut aussi pour et , les coefficients binomiaux absents étant nuls.)

Contrôle. Pour la formule annonce un en position , et le produit y donne bien .

Le point à retenir. Une matrice dont une puissance est nulle change une somme de termes en somme de trois. Le schéma « avec » est la méthode standard pour les puissances d'une triangulaire à diagonale constante — mais avant d'écrire le binôme on vérifie la commutation, sans quoi la formule est fausse.

Les autres exercices de ce chapitre Le cours du chapitre

Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.