Déterminer toutes les suites de vecteurs (Xn)n∈N de R3 satisfaisant la relation Xn+1=AXn pour tout n∈N, où :
A=100110111
1.
La matrice A est-elle diagonalisable ?
2.
Décomposer A sous la forme I+N où N est une matrice nilpotente.
3.
Utiliser la formule du binôme de Newton pour calculer An.
Idées clés
•
Analyse du spectre d'une matrice triangulaire.
•
Calcul de puissances par décomposition de Dunford évidente (I et N commutent).
Résolution.
La matrice A est triangulaire supérieure. Ses valeurs propres sont ses coefficients diagonaux.
Le spectre est Sp(A)={1}, de multiplicité 3.
Si A était diagonalisable, elle serait semblable à I, donc égale à I. Or A=I, donc A n'est pas diagonalisable.
Posons N=A−I. On a :
N=000100110
Calculons les puissances de N :
N2=000000100etN3=0
La matrice N est nilpotente d'indice 3. Comme I et N commutent, on utilise la formule du binôme :