Ivan Shishkin, Rye (1878)

Problems/Linear algebraExerciseUnreviewed

Reconnaître une matrice symétrique

by darktoaster·
17
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. 110First steps / middle schoolPremiers pas / collège
  2. 1125Beginner / high schoolDébutant / lycée
  3. 2650Intermediate / undergraduateIntermédiaire / licence
  4. 5170Advanced / graduateAvancé / master
  5. 7190Expert / specializedExpert / spécialisé
  6. 91100Research levelNiveau recherche
These levels are approximate guides.Ces niveaux sont des repères approximatifs.
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Français

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Soient A=(231355152)A = \begin{pmatrix} 2 & 3 & 1 \\ 3 & 5 & 5 \\ 1 & 5 & 2 \end{pmatrix}, B=(0100)B = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 0 & 0\end{pmatrix}, C=(1223)C = \begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 2 & 3\end{pmatrix}, DD une matrice diagonale et E=(1232873712)E = \begin{pmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 2 & 8 & 7 \\ 3 & 7 & 12\end{pmatrix}.
Pour chaque matrice, dire si elle symétrique ou non, en justifiant.

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Solutions

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Solution by darktoaster

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1)\textbf{1)} AA est symétrique
AA est une matrice de taille 3×33 \times 3. Pour montrer que AA est symétrique, on vérifie que i,j[ ⁣[1,3] ⁣],ai,j=aj,i\forall i, j \in [\![1,3]\!], a_{i,j} = a_{j,i}
On a les conditions triviales a1,1=a1,1a_{1,1} = a_{1,1}, a2,2=a2,2a_{2,2} = a_{2,2} et a3,3=a3,3a_{3,3} = a_{3,3} lorsque i=ji = j qui sont automatiquement vérifiées.
Les seules conditions à vérifier sont a1,2=a2,1a_{1,2} =a_{2,1}, a1,3=a3,1a_{1,3} = a_{3,1} et a2,3=a3,2a_{2,3} = a_{3,2} . On rappelle que ces conditions, d’une manière intuitive, signifient que la matrice doit être symétrique par rapport à la diagonale principale (celle reliant le coefficient a1,1a_{1,1} et an,na_{n,n}).
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En effet, ces conditions sont vérifiées : a1,2=a2,1=3a_{1,2}=a_{2,1} = 3, a1,3=a3,1=1a_{1,3}=a_{3,1}=1 et a2,3=a3,2=5a_{2,3}=a_{3,2} = 5
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2)\textbf{2)} BB n’est pas symétrique
BB est une matrice de taille 2×22 \times 2. La seule condition à vérifier est a1,2=a2,1a_{1,2} = a_{2,1}.
Cette condition n’est pas remplie : a1,2=1a_{1,2} = 1 mais a2,1=0a_{2,1}= 0.

3)\textbf{3)} CC est symétrique
En effet : a1,2=a2,1=3a_{1,2} = a_{2,1} = 3
Contrairement à la matrice AA, la matrice CC n’est pas "symétrique" par rapport à la deuxième diagonale (celle reliant les coefficients a1,na_{1,n} et an,1a_{n,1}) : a1,1=13=a2,2a_{1,1}=1 \ne 3 = a_{2,2}, mais cette condition n’empêche pas de dire que CC est symétrique.
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4)\textbf{4)} DD est symétrique
On doit vérifier i,j[ ⁣[1,n] ⁣],ai,j=aj,i\forall i, j \in [\![1,n]\!], a_{i,j} =a_{j,i}
Le cas où i=ji=j est trivial. Dans le cas où iji \ne j, on a, par le fait que DD est diagonale, ai,j=aj,i=0a_{i,j} = a_{j,i}=0.
\newline
5)\textbf{5)} EE est symétrique
a1,2=a2,1=2a_{1,2}= a_{2,1} = 2 , a1,3=a3,1=3a_{1,3}=a_{3,1}=3 et a2,3=a3,2=7a_{2,3}=a_{3,2}=7.

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