Pour quelles valeurs de b₁, b₂, b₃ le système de m…
Application directe du cours · niveau 2 · mathématiques MPSI, chapitre 13 — Matrices et applications linéaires · C. Systèmes linéaires
Énoncé
Pour quelles valeurs de le système de matrice et de second membre est-il compatible ? (Caractériser par une équation.)
Corrigé
Stratégie : traduire la compatibilité en appartenance à l'image. Le système a une solution si et seulement si est atteint par , c'est-à-dire . Tout revient donc à décrire .
a) Ce qu'est . Ici , donc , et est engendrée par les colonnes : Ces deux colonnes ne sont pas proportionnelles : , et est un plan de . Un plan de a une équation cartésienne : c'est elle qu'on cherche.
b) L'équation. si et seulement si la famille est liée, c'est-à-dire (trois vecteurs en dimension trois) de déterminant nul :
⚠️ Où le raisonnement est légitime. Le critère « déterminant nul » ne vaut que parce qu'on a exactement trois vecteurs dans un espace de dimension trois. Avec quatre équations, ce déterminant n'existerait pas et il faudrait échelonner la matrice augmentée — méthode qui, elle, marche toujours. Faisons-la ici en contrôle.
c) Le même résultat par le pivot. Sur : , , puis : La dernière ligne dit : elle est impossible sauf si , auquel cas le système est de rang à inconnues, donc de Cramer — solution unique.
Contrôle. : ✓, et convient. : ✓. : , incompatible — et l'échelonnement ci-dessus donne bien la ligne absurde ✓.
Ce que l'exercice installe. Un système « plus haut que large » ( équations, inconnues) n'est presque jamais compatible : les seconds membres qui marchent forment un sous-espace de dimension dans , donc un plan — un ensemble d'intérieur vide. C'est le point de départ des moindres carrés (chapitre 15) : quand n'est pas dans , on projette.
Les autres exercices de ce chapitre Le cours du chapitre
Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.