Soit un entier naturel tel que . On considère la matrice définie par :
Traduire l'équation en un système d'équations sur les composantes de .
Poser des conditions de bord fictives et pour obtenir une relation de récurrence uniforme.
Pour le calcul de , utiliser les formules de linéarisation des produits de sinus et les sommes de racines de l'unité (ou sommes de cosinus).
Modélisation par une relation de récurrence linéaire à coefficients constants.
Utilisation des conditions aux limites pour quantifier les valeurs de l'argument .
Exploitation de la symétrie de la matrice pour la diagonalisabilité et l'orthogonalité (à un facteur près) de la base de vecteurs propres.
Résolution.
Note : Si , on montre par un raisonnement similaire (utilisant des fonctions hyperboliques ou des racines réelles) que seule la solution nulle existe, ce qui ne fournit pas de valeurs propres supplémentaires.
Attention à ne pas oublier de vérifier si . Même si l'énoncé suggère la forme trigonométrique, une rédaction rigoureuse en CPGE impose d'écarter le cas où le discriminant est positif ou nul, ou de vérifier que l'on possède déjà valeurs propres distinctes.