mathématiques MPSI · Chapitre 14 · Application directe du cours
Développement selon une ligne ou une colonne. Calculer…
Groupe symétrique et déterminants · B. Calculs de déterminants · niveau 2
Énoncé
Développement selon une ligne ou une colonne. Calculer en développant selon la rangée qui contient le plus de zéros. Recommencer en développant selon la première ligne, et comparer le travail.
Corrigé
Stratégie : développer selon la rangée la plus creuse. Le développement selon la ligne s'écrit avec : chaque zéro supprime un mineur entier. Le travail est donc proportionnel au nombre de coefficients non nuls de la rangée choisie — et non à sa taille.
a) Selon : un seul terme. Le seul coefficient non nul est , de signe . On barre la ligne et la colonne : Ce mineur se développe à son tour selon sa première ligne, qui n'a qu'un coefficient non nul :
Coût total : un déterminant , lui-même ramené à un déterminant .
b) Selon : deux termes. Le premier mineur, développé selon sa ligne médiane , vaut . Le second a une ligne entière de zéros : il est nul. Coût : deux déterminants — dont un s'effondre par chance. Sans cette chance, on aurait fait le double du travail de a).
⚠️ Le signe, et rien que le signe. Le facteur est celui du damier, indépendant du signe du coefficient et de la rangée choisie. Ici porte , alors que aurait porté : une case d'écart, et le déterminant change de valeur. Second piège, plus sournois : le mineur s'obtient en supprimant la ligne ET la colonne — supprimer la ligne et garder la colonne (ou l'inverse) produit une matrice de la bonne taille, donc une erreur silencieuse.
Contrôle par une troisième rangée. Développons selon : Trois chemins, une seule valeur : .
Ce que l'exercice installe. Développer aveuglément coûte opérations — impraticable dès — alors que l'échelonnement de Gauss en coûte . On ne développe donc jamais sans avoir d'abord fabriqué des zéros par transvections : c'est la combinaison des deux qui rend le calcul humain. Et c'est ce même développement, écrit pour toutes les lignes à la fois, qui donne la comatrice et la formule .
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