Ivan Shishkin, Rye (1878)

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Densité GLn(K)GL_n(\mathbb{K}) dans Mn(K)M_n(\mathbb{K}).

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Solution by Sequoia · FR

Soit AMn(K)A\in M_n(\mathbb{K}).
La fonction qui a tKdet(A+tIn)t\in\mathbb{K}\longmapsto \det(A+tI_n) est polynomiale en tt et n’est pas identiquement nulle car son coefficient dominant est det(In)=1\mathrm{det}(I_n)=1.
Ainsi cette fonction s’annule un nombre fini de fois. Notons rr le module de la plus petite racine non-nulle de ce polynôme. On peut ainsi considérer la suite (A+r2pIn)pN\left(A+\frac{r}{2^p}I_n\right)_{p\in \N^*}. C’est une suite de matrices inversibles car leur déterminant est non-nul et elle tend vers AA.
Ainsi on a réussi à approcher toute matrice de Mn(K)M_n(\mathbb{K}) par des matrices inversibles, donc GLn(K)GL_n(\mathbb{K}) est dense dans Mn(K)M_n(\mathbb{K}).

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