Ivan Shishkin, Rye (1878)

Problems/Linear algebraExercise

Produit de matrices diagonales

by Ancient Tree·
26
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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Français

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Soient AA et BB deux matrices diagonales. Leur produit ABAB est-il encore une matrice diagonale ?

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Solutions

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Solution by T.W

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Soit A,BA,B diagonales dans Mn\mathcal M_{n}, on note ai,j,bi,ja_{i,j},b_{i,j} les coefficients en i,ji,j des matrices A et B.

Calculons les coefficients de ABAB : soit i,j∈⟦1,n⟧i, j \in \llbracket 1,n\rrbracket, (AB)i,j=∑k=1nai,kbk,j(AB)_{i,j}=\displaystyle\sum_{k=1}^{n}a_{i,k}b_{k,j}, or pour tout i′≠j′i'\not=j', ai′,j′=bi′,j′=0a_{i',j'}=b_{i',j'}=0.
D’où, ∃k∈⟦1,n⟧,ai,k=ak,j≠0⇒i=j\exists k \in \llbracket 1,n\rrbracket, a_{i,k}=a_{k,j}\not= 0 \Rightarrow i=j. Donc, si i≠j,∀k∈⟦1,n⟧,ai,kbk,j=0i\not= j, \forall k \in \llbracket 1,n\rrbracket, a_{i,k}b_{k,j} = 0, d’où (AB)i,j=∑k=1nai,kbk,j=0(AB)_{i,j}=\displaystyle\sum_{k=1}^{n}a_{i,k}b_{k,j} = 0, c’est-à-dire que tous les coefficients non diagonaux de ABAB sont nuls. Donc, la matrice ABAB est bien diagonale.

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