This score reflects both the level of the required concepts and the difficulty of the solution.Ce score tient compte à la fois du niveau des notions nécessaires et de la difficulté de la résolution.
1–10First steps / middle schoolPremiers pas / collège
↪ Si n=1, chaque matrice est un scalaire donc son déterminant est égal à lui même. Ainsi S=M1(C)≃C tout entier car l’égalité sur les déterminants est toujours vraie.
↪ Maintenant on prend n⩾2 et A∈S. Notons déjà que S n’est pas vide car il contient la matrice nulle. Pour X:=A (toujours prendre des choix simples de matrices pour faire des tests), on a 2ndet(A)=det(A+X)=det(A)+det(X)=2det(A). Et n>1 donc det(A)=0 et A n’est alors pas inversible.
Ainsi l’équation se récrit det(A+X)=det(X) sachant que det(A)=0.
On note alors r le rang de A. Par le théorème de caractérisation des matrices à rang fixé, il existe deux matrices inversibles P et Q telles que A=PJrQ. L’idée est alors de trouver une matrice non-inversible X telle que A+X est inversible. Ainsi X:=P(In−Jr)Q convient si n>r>0. Cela nous donne alors 0=det(X)=det(A+X)=det(P(Jr+In−Jr)Q)=det(PQ)=0, d’où une contradiction. Ainsi r=0 donc A=0 et S={0}.