mathématiques (ECT 2e année) · Chapitre 1 · Exercice
Les puissances par le binôme, à l'ordre 3
Matrices carrées et inversibilité · Puissances d'une matrice · niveau 3 (difficile)
Énoncé
Soit . On pose . Calculer et , puis donner pour tout entier .
Corrigé
Ce qu'on montre. est nilpotente d'ordre , ce qui réduit le binôme à trois termes.
Les puissances de . Par différence, , puis Le seul coefficient non nul de vient de la première ligne de multipliée par sa troisième colonne : .
Le binôme. , et commute avec tout : l'hypothèse est vérifiée. Comme dès que , la somme s'arrête au deuxième terme :
Contrôles. Pour , le coin haut droit vaut : on retrouve . Pour il vaut , et le produit donne bien .
Le point à retenir. Une matrice triangulaire à diagonale constante s'écrit avec nilpotente. Le binôme devient alors une somme FINIE, dont le nombre de termes est l'ordre de nilpotence.