Ivan Shishkin, Rye (1878)

Problems/Linear algebra

Le commutateur qui impose sa dimension

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40
Difficulty scaleÉchelle de difficulté

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. 1–10First steps / middle schoolPremiers pas / collège
  2. 11–25Beginner / high schoolDébutant / lycée
  3. 26–50Intermediate / undergraduateIntermédiaire / licence
  4. 51–70Advanced / graduateAvancé / master
  5. 71–90Expert / specializedExpert / spécialisé
  6. 91–100Research levelNiveau recherche
These levels are approximate guides.Ces niveaux sont des repères approximatifs.
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Soient A,B∈Mn(R)A, B \in \mathcal{M}_{n}(\mathbb R) telles que A2+B2=ABA^{2}+B^{2}=AB et det⁡(BA−AB)≠0\det (BA-AB) \neq 0.
Montrer que nn est divisible par 33.

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Solutions

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Posons M=A+ωBM=A+\omega B, où ω=−12+i32\omega=-\frac12+i\frac{\sqrt3}{2}. On a
MM‾=(A+ωB)(A+ωˉB)=A2+ωBA+ωˉAB+B2=AB+ωBA+ωˉAB=ω (BA−AB),\begin{aligned} M\overline{M} &=(A+\omega B)(A+\bar\omega B)=A^{2}+\omega BA+\bar\omega AB+B^{2}\\ &=AB+\omega BA+\bar\omega AB=\omega\,(BA-AB), \end{aligned}car ω‾+1=−ω\overline\omega+1=-\omega.
Comme det⁡(MM‾)=det⁡M⋅det⁡M‾\det(M\overline{M})=\det M\cdot\det\overline M est un nombre réel, que det⁡(ω(BA−AB))=ωndet⁡(BA−AB)\det\bigl(\omega(BA-AB)\bigr)=\omega^{n}\det(BA-AB) et que det⁡(BA−AB)≠0\det(BA-AB)\neq 0, le nombre ωn\omega^{n} est réel. Cela n’est possible que si nn est divisible par 33.

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