Parcourir les exercices

Programme de mathématiques BCPST, première année · semestre 1

Algèbre linéaire 2 – Matrices

Rechercher dans cette partie du programme
446 exercices
Texte officiel du programme

Le but de ce chapitre est de mettre en place le calcul sur les matrices avec ses analogies et différences vis-à-vis du calcul sur les nombres réels et complexes. La mise en pratique de ce calcul peut nécessiter l’usage de l’ordinateur.

On travaille sur $\mathbb{K} = \mathbb{R}$ le plus souvent en pratique, occasionnellement sur $\mathbb{K} = \mathbb{C}$.

On ne confondra pas matrices (ou vecteurs) lignes et matrices (ou vecteurs) colonnes.

ContenusCapacités et commentaires
Matrices : définition, vocabulaire. Matrice nulle.
Matrices carrées, matrices lignes, colonnes.
Matrices triangulaires, diagonales. Matrice identité.
Opérations sur les matrices : somme, produit par un scalaire, produit matriciel. Formule du binôme quand les deux matrices commutent.
Propriétés de ces opérations.
Produit de matrices diagonales.
Transposée d’une matrice $M$, notée $M^T$.
Transposée d’une somme, d’un produit de matrices.
Matrices carrées symétriques.
Écriture matricielle d’un système linéaire.
Rang d’une matrice.
On adapte la méthode du pivot qui devient un algorithme opérant sur les lignes ou les colonnes d’une matrice. Le rang d’une matrice est alors défini comme le nombre de pivots. On admet que le rang d’une matrice et de sa transposée sont les mêmes.
On pourra proposer, dès que le cours sur les espaces vectoriels aura été traité, des caractérisations du rang d’une matrice permettant d’éviter le recours systématique à la méthode du pivot de Gauss pour déterminer le rang dans la pratique.
Matrices carrées inversibles, matrice inverse, inverse d’un produit, inverse de la transposée d’une matrice carrée inversible.
Recherche pratique de l’inverse d’une matrice.
L’inversion peut se ramener à la résolution de systèmes linéaires. La description d’un algorithme d’inversion de matrices n’est pas un attendu du programme.
Déterminant des matrices $2 \times 2$ et caractérisation des matrices $2 \times 2$ inversibles.
Seul le déterminant des matrices $2 \times 2$ est introduit et les formules de Cramer, même dans le cas $2 \times 2$, ne sont pas exigibles.
Expression matricielle formelle, $X = A^{-1}Y$, de la solution d’un système linéaire $AX = Y$ lorsque la matrice carrée $A$ qui lui est associée est inversible.
L1 Algèbre Matrice

exo7 2437

Soit \(A\) une matrice carrée.

L2 Algèbre Groupe, anneau, corps

exo7 2438

Soit \(G\) l’ensemble des matrices d’ordre 2 inversibles.

L2 Algèbre Groupe, anneau, corps

exo7 2439

Soit \(G\) l’ensemble des matrices de la forme ...

L2 Algèbre Groupe, anneau, corps

exo7 2440

Soit \(G\) le groupe multiplicatif des matrices complexes d’ordre \(n\). Parmi le ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 2443

On rappelle qu’une matrice carrée \(A\) d’ordre \(n\) est dite symétriq ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 2444

Soient \(A, B\) deux matrices semblables (i.e. il existe \(P\) inversible telle q ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 2445

Soit \(A\) une matrice carrée d’ordre \(n\) vérifiant pour tout ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 2446

Une matrice carrée réelle \(A\) est dite stochastique si ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 2447

Soit \(E\) l’espace vectoriel des fonctions réelles indéfiniment dérivables à valeurs dans ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 2448

Calculer les déterminants suivants ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 2452

Calculer par récurrence le déterminant ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 2456

Calculer le déterminant ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 2457

Soit \(A, B\) deux matrices carrées d’ordre \(n\), ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 2459

Soit \(E\) l’espace vectoriel des matrices carrées réelles d’ordre 2.

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 2465

Soit \(A\) une matrice carrée d’ordre \(n\) tridiagonale, c’est-à-dire telle que ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 2470

Soit \(M\) une matrice de \(\mathcal M_n(\C)\) ; on suppose qu’il existe un entie ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 2475

Trouver toutes les matrices de \(\mathcal{M}_3(\Rr)\) qui vérifient

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 2477

Soit \(A\) une matrice carrée réelle d’ordre \(n\) non nulle et nilpotente.

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles

exo7 2513

Soit \({\cal F}\) l’algèbre des matrices carrés \(p\times p\) munie d’une norme. ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 2563

Soit \(M\) la matrice réelle \(3\times3\) suivante : ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 2565

Soit \(A=(a_{ij})_{1\leq i,j\leq n}\) une matrice carrée \(n\times n\). On veut d ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 2567

Soit \[A=\begin{pmatrix}1&1&-1 \\ 0&1&0 \\ 1&0&1\end{pmatrix}\] Factoriser le polynôme ca ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 2569

Soit \(A\) la matrice suivante ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 2573

(7 points) On considère la suite \((u_n)_{n\in\N}\) définie par ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 2584

Soit \(A\) une matrice \(2\times 2\) à coefficients réels. On suppose que dans ch ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 2587

Soit \(\displaystyle A=\begin{pmatrix}a&c \\ c&d\end{pmatrix}\in M_2(\R)\), montrer que ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 2588

Soit \(N\) une matrice nilpotente, il existe \(q\in\N\) tel que ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 2590

La suite de Fibonacci \(0,1,1,2,3,5,8,13,...\) est la suite \((F_n)_{n\geq 0}\) d ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 2591

Soit \(a\in\R\), notons \(A\) la matrice suivante ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 2592

Soit \(A\) la matrice de \(M_3(\R)\) suivante : ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 2594

Soit \(A\) la matrice suivante ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 2595

Soit \(A\) la matrice suivante ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 2598

On note \((\vec e_1, \vec e_2, \vec e_3)\) la base canonique de \(\R^3\). Soit ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 2600

Donner un exemple de matrice dans \(M_2(\R)\), diagonalisable sur \(\C\) mais non ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 2603

Soit \(a\in\R\) et \(A\) la matrice suivante ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 2606

Soit \(u\) l’endomorphisme de \(\R^3\), dont la matrice dans la base canonique es ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 2611

Soit \(A\) une matrice \(2\times 2\) à coefficients réels. ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 2736

Les vecteurs complexes \((z, w)\) et \((z', w')\) sont liés par la formul ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 2747

On considère les matrices suivantes : ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 2748

Soient les matrices suivantes : ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 2749

Calculer \(A^n\) pour tout \(n\in\mathbb{Z}\), avec successivement ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 2750

Les matrices suivantes sont-elles inversibles? Si oui, calculer leurs inverses. ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 2751

Inverser les matrices suivantes : ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 2752

L’exponentielle d’une matrice carrée \(M\) est, par définition, la limite de la série ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 2754

Calculer les déterminants des matrices suivantes : ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 2757

Calculer les déterminants des matrices suivantes : ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 2759

Calculer les inverses des matrices suivantes de deux manières différentes : ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 2760

En utilisant le déterminant montrer que chacun des systèmes suivants admet une solution unique. Résoudre chacun de ces système en inversant la matr ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 2761

Soit \(f~:\mathbb{R}^2\rightarrow \mathbb{R}^2\) l’application linéaire définie par ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 2764

Trouver une matrice carrée inversible \(P\) telle que \(B = PAP^{-1}\) soit diago ...