Partie A : construction d'une norme sur les matrices carrées
Notations et définitions.
On fixe un entier n∈N∗.
- Mn(R) est l'ensemble des matrices carrées réelles de taille n, Dn(R) le sous-espace des matrices diagonales et M⊤ la transposée de M.
- Les vecteurs de Rn sont identifiés aux matrices colonnes de Mn,1(R). On note B=(E1,…,En) la base canonique de Rn.
- Rn est muni du produit scalaire canonique, ⟨X,Y⟩=X⊤Y, et de la norme euclidienne associée : pour x=(x1,…,xn)∈Rn,
- Pour M∈Mn(R), le rayon spectral de M est le réel
- Sn+(R) et Sn++(R) désignent respectivement les ensembles des matrices symétriques positives et symétriques définies positives de Mn(R).
Dans la partie A, on note N l'application définie sur Mn(R) par
Il s'agit d'établir que N est une norme sur Mn(R), puis d'en étudier des propriétés.
I. Étude de l'application N
Notations et définitions.
Dans cette sous-partie, A est une matrice quelconque de Mn(R).
On note L1,…,Ln ses lignes et C1,…,Cn ses colonnes.
Lignes et colonnes peuvent être vues comme des vecteurs de Rn.
Q1.
Montrons que, pour tout X∈Rn tel que ∥X∥=1, on a ∥AX∥≤Mn, où M=max1≤i≤n∥Li∥.
Soit X=(x1,…,xn)∈Rn tel que ∥X∥=1.
On note ai,j les coefficients de A.
Soit i∈[[1,n]].
On identifie la ligne Li=(ai,1,…,ai,n) à un vecteur de Rn.
La i-ième coordonnée de AX s'écrit alors
D'après l'inégalité de Cauchy-Schwarz pour le produit scalaire canonique de Rn,
Les deux membres sont positifs.
On élève donc au carré, puis on somme sur i :
La racine carrée est croissante sur R+.
Donc ∥AX∥≤Mn.
La suite, de Q2 à Q43 : accès Sup et Spé+
Avec Sup et Spé+, tous les corrigés en entier, chaque question sous l'énoncé officiel, rédigés comme une copie et vérifiés.
Débloquer avec Sup et Spé+
Bientôt sur l'App Store