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Les matrices qui commutent avec une matrice donnée

Exercice · niveau 2 · mathématiques (ECT 2e année), chapitre 1 — Matrices carrées et inversibilité · Calcul matriciel

Énoncé

Soit . Déterminer toutes les matrices d'ordre telles que .

Corrigé

Ce qu'on montre. Les matrices qui commutent avec sont exactement les combinaisons de et de .

Les deux produits. Ligne par colonne,

L'identification. Deux matrices sont égales lorsque leurs quatre coefficients le sont : donne ; donne ; redonne . Le coefficient n'est soumis à aucune contrainte.

Conclusion. Les matrices cherchées sont les Vérification pour , : .

Le point à retenir. La commutation n'est pas une curiosité : c'est l'hypothèse exacte du binôme. Avant d'écrire , on vérifie , et ce calcul d'identification est la façon de le faire.

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