Polytechnique Mathématiques PC 2009Sujet
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Présentation du sujet
Matrices à mineurs principaux positifs et diagonalisation par matrices orthogonales et diagonales à coefficients ±1Afficher ou masquer la section
Présentation du sujet
Le problème étudie une classe de matrices dont tous les sous-déterminants principaux sont strictement positifs, ainsi que leurs liens avec les matrices orthogonales.
- 1Première partie : propriétés des matrices à mineurs principaux positifsÉtablir des propriétés générales de l'ensemble des matrices dont tous les sous-déterminants principaux sont strictement positifs, notamment par transposition et conjugaison par une matrice diagonale à coefficients ±1.
- 2Deuxième partie : exemple issu d'une série entièreÉtudier la matrice jacobienne d'une application associée à la somme d'une série entière complexe et montrer qu'elle appartient à la classe de matrices étudiée.
- 3Troisième partie : unicité de la solution nulle d'un système d'inégalitésDémontrer par récurrence que, pour une matrice à mineurs principaux positifs, un vecteur positif dont l'image par la matrice est négative est nécessairement nul.
- 4Quatrième partie : diagonalisation des matrices orthogonales par signesDémontrer par récurrence, à l'aide de la transformation de Cayley entre matrices orthogonales et antisymétriques, que toute matrice orthogonale admet un vecteur strictement positif et une matrice diagonale à coefficients ±1 tels que leur produit soit invariant par la matrice orthogonale.
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COMPOSITION DE MATHÉMATIQUES
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Sur certaines matrices à déterminant positif et sur les matrices orthogonales
Première partie
1.b) Montrer que pour toute matrice
1.c) Montrer que pour tout
2. Montrer que, pour tout
3. Soit
3.a) Soit
3.b) Montrer que
3.c) Montrer qu'il existe
Deuxième partie
- Montrer que cette série converge pour tout
z ∈ O , oùO est le disque ouvert de centre 0 et de rayon 1 dansC . Soitf(z) sa somme.
5.b) Soit
Troisième partie
Si
On fixe
6.a) On considère l'équation linéaire
6.b) Soit
6.c) On pose
6.d) Soit
6.e) En déduire que
6.f) Conclure.
Quatrième partie
Pour toute matrice orthogonale
7. Étudier
8. Soient
9.a) Écrire les relations entre
9.b) Lorsque
10. Démontrer que
11. Soit
11.a) Montrer que
11.b) On suppose que
11.c) On suppose que
11.d) On suppose encore que
12.a) Construire une solution pour
12.b) Conclure.
13. Soit
13.a) Montrer que 0 est la seule valeur propre réelle de
13.b) On pose
13.c) Soit (
14. Soit
- soit les inégalités larges
0⪰^t PY etY⪰0 ont une solution non nulle dansR^n , - soit les inégalités strictes
PX≻0 etX≻0 ont une solution dansR^n .
- Soit
P une matrice deM_n^+ . Montrer que les inégalités strictesPX≻0 etX≻0 ont une solution dansR^n .
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte ce sujet de maths X PC 2009 ?Afficher ou masquer la section
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte ce sujet de maths X PC 2009 ?
Il porte sur l'algèbre linéaire et matricielle (déterminants, matrices orthogonales et antisymétriques) et sur les séries entières complexes, à travers l'étude d'une classe particulière de matrices à mineurs positifs.
Les parties de ce sujet sont-elles indépendantes ?
La deuxième partie constitue un exemple indépendant illustrant la première ; les troisième et quatrième parties reposent sur les résultats des parties précédentes et se démontrent chacune par récurrence.
Ce sujet demande-t-il de connaître les matrices orthogonales ?
Oui, la quatrième partie étudie en détail les matrices orthogonales, leur lien avec les matrices antisymétriques via la transformation de Cayley, et leur diagonalisation par des matrices à coefficients ±1.
Le sujet utilise-t-il les fonctions d'une variable complexe ?
Oui, la deuxième partie étudie la matrice jacobienne associée à la partie réelle et imaginaire de la somme d'une série entière complexe.
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