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MATHS
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Algbre Linaire Semestre 2 Bachelor 1 2009 - 2010
Fiche de TD N3
Matrices
Exercice 1:
Soit f l'application linaire dfinie par : IR4 IR
3, f( x1 , x2 , x3 , x4 ) = ( x1 - x2 , x3 - x4 , 0 )
Soit B1 , B2 les bases canoniques respectives de IR4 et IR
3. On note B3 = { u1 , u2 , u3 } une
nouvelle base de IR 3
, avec : u1 = ( 1 , 1 , 0 ) u2 = ( 1 , 0 , 1 ) et u3 = ( 0 , 1 , 1 )
Calculer les matrices A1 = [f]B1,B2 et A2 = [f]B1,B3
Exercice 2 :
Soit f : IR3 [X] IR3 [X] dfinie pour tout polynme P par : f(P) = P + ( 1 - X ) P'
Soient B la base canonique de IR3 [X] et B1 = { P1 , P2 , P3 , P4 } une nouvelle base de IR3 [X]
avec : P1 = 1 ; P2 = 1 - X ; P3 = 1 + X2 ; P4 = 1 X
3
Calculer les matrices A1 = [f]B et A2 = [f]B1,B
Exercice 3 :
Soit f : IR3 IR
3 dfinie par f ( x , y , z ) = ( 2x - y - z , y , z ). Soient B la base canonique de
IR3 et B' = { u1 , u2 , u3 } une nouvelle base de IR
3 avec u1 = ( 1 , 1 , 0 ) ; u2 = ( 1 , 0 , 1 ) et u3
= ( 1 , 0 , 0 )
Calculer les matrices suivantes : A1 = [f]B,B et A2 = [f]B',B'
Exercice 4 :
Calculer AB et BA si c'est possible dans les cas suivants :
1 ) A= et B=
2 ) A= et B=
3 ) A= et B=
4 ) A= et B=
Exercice 5 :
Soit A= et I=
1) Calculer A2
2) Montrer que A2 = A + 2I et dterminer une matrice B tel que AB = I
4) Calculer A-1
par la mthode de Jordan
Exercice 6 :
Soit P(X) = ( 1 + X + X2/2! + X
3/3! ) ( 1 - X + X
2/2! - X
3/3! ) et
A= 1) Dvelopper P(X)
2) Calculer A2 , A
3 , A
4 , et A
n pour n > 3
3) On pose M = I + A + (1/2!)A2 + (1/3!)A
3
Montrer, en utilisant P(X) , que M est inversible et calculer son inverse M-1
Exercice 7 :
Soient P(X) = 4X2 - X
3 et Q(X) = 1 + 2X + 3X
2 - X
3
Soit A= et B=
1) Calculer P(A) et Q(B)
2) A est-elle inversible ? B est-elle inversible ? Si oui calculer A-1
, B-1
Exercice 8 :
Soit f : IR3 --------------> IR
3
( x , y , z ) ------------> ( 2x + y + z, x + 2y + z , x + y + 2z )
1) Montrer que f est une application linaire
2) Ecrire la matrice A = [f]B dans la base canonique B de IR3 : ( B = { e1 , e2 , e3 } )
3) On considre une nouvelle base B' = { u1 , u2 , u3 } de IR3, o u1 = ( 1 , -1 , 0 ) ; u2 = ( 1 , 0
, -1 ) ; u3 = ( 1 , 1 , 1 )
Ecrire la matrice A' = [f]B' dans la base B'
4) Dterminer la matrice de passage de P de B B' et calculer P-1
( l'inverse de P )
5) Utiliser la relation A = P A' P-1
pour calculer An , pour n 2 et A
-1.
Exercice 9 :
On considre IR3 muni de la base canonique B = { e1 , e2 , e3 }.Soit A la matrice de f dans la
base B : 1) Dterminer le noyau et l'image de f ( on dterminera une base du noyau et une base de
l'image )
2) f est-elle injective , surjective , bijective ?
3) On considre une nouvelle famille B' = { u1 , u2 , u3 } de IR3,
o u1 = ( -1 , 0 , 1 ) , u2 = ( -1 ,
1 , 0 ) et u3 = ( 1 , 1 , 1 )
a) Montrer que B' est une base de IR3 et crire la matrice de passage P de B B
b calculer linverse P-1
de P
c) En dduire la matrice A' de f dans B'
4) Calculer, en utilisant la formule du changement de base, et la puissance An pour n 1
5) On considre 3 suites dfinies par les relations de rcurrence suivantes :
et on note Xn = et X0 =
a) Prsenter sous forme matricielle la relation Xn et Xn+1
b) Calculer les valeurs de xn, yn, zn en fonction de n et de x0, y0, z0. En dduire xn, yn, zn pour
x0 = 1, y0 = 0 et z0 = 1
6) Pour quelle(s) valeur(s) de x0, y0, z0, les suites xn, yn, zn sont elles constantes ?
Exercice 10 :
Soit l'application linaire g : IR3[X]----> IR3[X], qui tout polynme P = aX3 + bX + cX + d
de IR3[X] associe un polynme Q de R3[X] dfini par Q = g (P) = dX3 + bX + cX + a (a, b, c
et d sont des rels quelconques)
1) Dterminer le noyau de g et en dduire que g est un automorphisme.
2) Donner la matrice A de g par rapport la base canonique B de IR3[X].
3) Calculer A
4) En dduire A-1
et An, n 1
5) Soit la matrice C = A - I
a) Calculer C
b) En dduire Cn , pour n 1