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mathématiques (PSI) · Chapitre 2 · Application directe du cours

Racine carrée d'une matrice symétrique définie positive

Réduction des Endomorphismes et des Matrices Carrées · Z. Problèmes de concours corrigés · niveau 3 (difficile)

Énoncé

Soit une matrice symétrique telle que toutes ses valeurs propres soient strictement positives (). Montrer qu'il existe une unique matrice symétrique à valeurs propres strictement positives telle que .

Corrigé

1. Existence : Par le théorème spectral, est orthogonalement semblable à une matrice diagonale : il existe telle que avec . Posons et . Alors , donc est symétrique. De plus, ses valeurs propres sont les , et .

2. Unicité : Soit une matrice symétrique à spectre strictement positif telle que . Comme est symétrique réelle, est diagonalisable : . Pour tout , , donc . Comme les sont deux à deux distincts, leurs carrés le sont aussi, d'où . L'endomorphisme associé à coïncide donc nécessairement avec la multiplication par sur chaque sous-espace propre , ce qui prouve l'unicité de .

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