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 .
Exercices semblables
- Déterminer les éléments propres de …, …, … (sur … puis sur …) corrigé
- Diagonaliser si possible corrigé
- Retrouver par le critère algébrique que projecteurs (p² = p) et… corrigé
- Vérifier le théorème de Cayley-Hamilton en dimension 2 par le calcul… corrigé
- Commutant d'un endomorphisme diagonalisable corrigé