Adloun

Une matrice qui n'est pas diagonalisable

Exercice supplémentaire · niveau 1 (application) · mathématiques approfondies (ECG 2e année), chapitre 3 — Réduction des endomorphismes et des matrices carrées · Reconnaître

Énoncé

Soit . Déterminer et , puis conclure.

Corrigé

Le spectre. est triangulaire supérieure : son spectre est l'ensemble de ses coefficients diagonaux, ici tous deux égaux à . Donc

La dimension du sous-espace propre. On calcule matrice non nulle dont la deuxième ligne est nulle : son rang vaut . Le théorème du rang donne On peut aussi résoudre : s'écrit , donc .

La conclusion. Le critère du cours demande que la somme des dimensions des sous-espaces propres vaille . Ici il n'y a qu'un seul sous-espace propre, de dimension : Donc n'est pas diagonalisable.

Une autre façon de le dire. Si était diagonalisable, elle serait semblable à une matrice diagonale dont les coefficients sont les valeurs propres, c'est-à-dire à . Or pour toute inversible : la seule matrice semblable à est elle-même. Et .

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