Solution
Par définition, une matrice est dite positive (resp. définie positive) si et seulement si est positif (resp. strictement positif) pour tout .
Première implication
Supposons que est positive (resp. définie positive), montrons que les valeurs propres de sont toutes positives (resp. strictement positives)
Soit une valeur propre de . Montrons qu’elle est positive (resp. strictement positive).
Soit un vecteur propre de associé à . On a et
car par séparation de la norme
est positif (resp. strictement positif) car est postive (resp. définie positive) et par positivité et séparation de la norme.
Donc est positif (resp. strictement positif).
Implication réciproque
Supposons réciproquement que toute valeur propre de est positive (resp. strictement positive), montrons que est positive (resp. définie positive).
Soit . Montrons que est positif (resp. strictement positif)
donc est orthodiagonalisable dans par le théorème spectral pour les endomorphismes auto-adjoints. Ils existent donc et diagonale dont ses coefficients sont les valeurs propres de que l’on note () telles que .
En posant et par propriété de la transposée :
Par produit matriciel : en notant () les coefficients de .
- Pour le cas où le spectre de est positif : car est égal à une somme de termes positifs car pour tout , est positif (spectre positif) et aussi (carré d’un réel).
- Pour le cas où le spectre de est strictement positif : car sinon serait nul or , ce qui veut dire qu’il existe un tel que ainsi . De plus . Donc comme somme de termes positifs dont un des termes l’est strictement.

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