Soient (ensemble des matrices symétriques définies positives) et (ensemble des matrices anti-symétriques). Montrer que est diagonalisable sur .
Solutions
1Reveal solutionsAre you sure? Give it a try first.
On ne peut pas espérer que soit symétrique ou antisymétrique : en général .
L’idée est de répartir symétriquement le facteur de part et d’autre de , en utilisant sa racine carrée.
Le théorème spectral fournit et avec . Comme est définie positive, tous les sont strictement positifs, et l’on peut poser
Alors est symétrique, inversible (ses valeurs propres sont non nulles) et vérifie .
Posons . Comme , il vient donc est semblable à . Il suffit désormais de montrer que est diagonalisable sur .
En utilisant et on obtient
Posons et calculons son adjointe. La matrice étant à coefficients réels, , donc
Ainsi est hermitienne*, donc diagonalisable dans une base orthonormée de , à valeurs propres réelles. Par conséquent est diagonalisable sur , à valeurs propres imaginaires pures.
est semblable à , qui est diagonalisable sur . Donc est diagonalisable sur , et son spectre est contenu dans .
