Adloun

Un polynôme annulateur, l'inverse et les puissances

Exercice · niveau 3 (difficile) · mathématiques approfondies (ECG 1re année), chapitre 7 — Algèbre linéaire en dimension finie · Matrices, changement de base et polynômes annulateurs

Énoncé

Soit . Trouver un polynôme annulateur de degré , en déduire puis une expression de . Vérifier en Python pour .

Corrigé

Le polynôme annulateur. est triangulaire, de coefficients diagonaux et . Posons . Un calcul direct donne , et

L'inverse. De on tire , donc

(Contrôle : .)

Les puissances. La division euclidienne de par donne ; en évaluant en et en , racines de :

Comme , il reste

Vérification pour :


import numpy as np
A = np.array([[3, 1], [0, 2]])
print(np.linalg.matrix_power(A, 5))     # [[243, 211], [0, 32]]
print([[3**5, 3**5 - 2**5], [0, 2**5]]) # [[243, 211], [0, 32]]

Les deux coïncident.

La portée de la méthode. Elle ne demande ni diagonalisation ni récurrence : un polynôme annulateur scindé à racines simples suffit à calculer toutes les puissances, et l'inverse par-dessus le marché.

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