Ranger une base propre en colonnes
Exercice supplémentaire · niveau 1 (application) · mathématiques approfondies (ECG 2e année), chapitre 9 — Endomorphismes symétriques et théorème spectral · Base propre orthonormée
Énoncé
Un endomorphisme symétrique de admet et comme vecteurs propres pour la valeur propre , et pour la valeur propre . Écrire une matrice orthogonale et la matrice diagonale associée.
Corrigé
Vérifier l'orthogonalité. Les trois produits scalaires sont nuls : , et . La famille est donc orthogonale, et comme elle compte trois vecteurs non nuls dans un espace de dimension , c'est une base.
Normaliser. Les deux premiers vecteurs sont de norme , le troisième de norme :
Les matrices. En rangeant ces vecteurs en colonnes :
Le contrôle. , ce qu'on lit sur les colonnes : chacune est de norme et elles sont deux à deux orthogonales. On a alors sans avoir à inverser quoi que ce soit.
La remarque utile. Ici les deux vecteurs propres associés à la valeur propre double étaient déjà orthogonaux entre eux. Rien ne le garantissait : à l'intérieur d'un même sous-espace propre, il faut le vérifier, et l'obtenir par un procédé d'orthonormalisation si ce n'est pas le cas.
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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.