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mathématiques approfondies (ECG 2e année) · Chapitre 3 · Exercice

Une racine carrée d'une matrice diagonalisable

Réduction des endomorphismes et des matrices carrées · Endomorphismes remarquables · niveau 3 (difficile)

Énoncé

Soit diagonalisable, dont toutes les valeurs propres sont positives ou nulles. Construire une matrice diagonalisable telle que . Appliquer à , dont les valeurs propres sont et .

Corrigé

La construction. étant diagonalisable, il existe inversible et avec . Par hypothèse chaque est positif ou nul, donc existe. Posons

Elle convient. Les deux intermédiaires disparaissent : car . Et est semblable à la matrice diagonale : elle est diagonalisable par construction.

L'exemple. et sont propres pour et , donc avec , et : et l'on contrôle .

Le point à retenir. Diagonaliser ramène une question sur les matrices à la même question sur nombres : extraire une racine carrée de matrice, ici, c'est extraire racines carrées de réels. La matrice n'est d'ailleurs pas la seule — changer un en en donne une autre.

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