Ivan Shishkin, Rye (1878)

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Valeurs propres d’une matrice nilpotente

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Solution by darktoaster · FR

D’une part, AA est nilpotente d’indice pp , donc Ap=0A^{p} = 0 donc ApX=0X=0A^{p} X = 0X = 0.

D’autre part, on montre par récurrence que ∀n∈N,AnX=λnX\forall n \in \mathbb{N}, A^{n}X = \lambda^{n} X.
En effet : A0X=X=λ0XA^{0} X = X = \lambda^{0} X . Soit n∈Nn \in \mathbb{N} tel que AnX=λnXA^{n} X = \lambda^{n}X donc
An+1=AAn=A(λnX)=λnAX=λnλX=λn+1X.A^{n+1} = A A^{n} = A(\lambda^{n}X) = \lambda^{n} AX = \lambda^{n} \lambda X = \lambda^{n+1} X.

En particulier ApX=λpXA^{p} X= \lambda^{p} X.
Donc λpX=0\lambda^{p} X = 0.
Comme X≠0X \ne 0, λp=0\lambda^{p} = 0 et plus simplement λ=0\lambda = 0.

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