Matrices semblables

Bonjour,

Je me pose une question simple, si j' ai 2 matrices, comment faire pour démontrer qu' elles sont semblables ?

Je veux dire, y a t-il une meilleure méthode que le raisonnement fastidieux suivant:

On suppose $A$ et $B$ semblables

Alors, $\exists P \in GL_n (\K)$ tq
$A = P B P^{-1}$
On pose $P = ...$
Et on a un méga systeme à résoudre.

Réponses

  • alors, un conseil, OUBLIE TT DE SUITE CETTE METHODE !!!! lol

    En effet, à part pour le cas des systèmes 2*2, 3*3 ou à la limite 4*4, c'est ingérable comme système et, qui plus est, assez mal vu par les examinateurs qui y voient un manque de recul par rapport aux notions mises en jeu (cf je ne sais plus quel rapport des ENS)

    Montrer que 2 matrices sont semblables est en général pas évident.
    - La méthode canon, mais très hors programme prépa (je ne connais pas ton niveau), c'est la méthode des invariants de similitude. En effet,

    (2 matrices sont semblables <=> elles ont même suite d'invariants de similitude)
    et il existe un algorithme permettant de calculer la SIS (faire une recherche google)
    - Parfois, un simple changement de base suffit, mais cela se voit à la tête de la matrice (donc à oublier si on a des renseignement indirects sur celles-ci)
    - derniere méthode: les differentes décompositions (Dunford, Frobenius, Jordan etc ...) peuvent être utiles car elles permettent de se ramener à l'étude de certains blocs particuliers

    En revanche montrer que 2 matrices ne sont pas semblables est en général plus aisé, le moyen le plus naturel étant de montrer qu'elles n'ont pas les mêmes "objets invariant par similitude" :
    -polynôme caractéristique
    -spectre
    -etc...

    voili voilou... j'espère n'avoir pas trop dit de choses inutiles

    shadow
  • Bonjour,

    Deux matrices semblables ont même rang, même trace et même déterminant...
    Par contre je ne crois pas qu'il y ait de réciproque...

    Cordialement
  • Bah comme l'a dit Shadow, la bonne notion est celle d'invariants de similitude, qui contient les conditions nécessaires que vous énoncez.
    Sinon, il n'y a pas de méthode particulière (le calcul des IS est aussi fastidieux, puisque l'algorithme en question repose sur un pivot de Gauss dans K[X]). Ou alors reconnaître qu'elles représentent la même application linéaire dans deux bases différentes (mais on n'est pas plus avancé).
  • je ne suis plus sur mais il me semble qu'il y a un autre moyen calculatoire (ça découle de Jordan je crois) : tu vérifies que M et N ont les mêmes vp et que pour toute vp µ et pour tout entier k, on a rg(M-µIn)^k=rg(N-µIn)^k.
  • En fait, tout dépend du contexte mais le plus simple pour deux matrices explicites est de montrer qu'elles sont semblables à une troisième matrice plus simple (diagonale dans le cas usuel et favorable, réduite de Jordan, etc).
  • Pour Riri: ce critère est bon mais n'est applicable en pratique, il faut bien l'avouer, que pour les matrices dont une est déjà triangulaire, mais si l'on part de matrices quelconques, toute la difficulté réside alors dans le calcul de leurs valeurs propres !

    Le critère pratique est dans le calcul des invariants de similitude déjà évoqué en premier...
  • Merci beaucoup, mais en fait, je suis en spé...
    Donc les invariants de similitude, je ne connais pas et la méthode de Jordan, je la connais juste de nom.
  • attention au méga système dont vous parlez: ce n'est pas un système linéaire !
  • Un des exos que j'ai eu aux oraux des ccp :
    Montrer que $A$ et $B$ sont semblables :
    $$A= \begin{pmatrix}
    2 & 1 & 3 \\
    6 & 5 & 4 \\
    -1 & 2 & 3
    \end{pmatrix}\ , \quad B= \begin{pmatrix}
    2 & 3 & 1 \\
    -1 & 3 & 2 \\
    6 & 4 & 5
    \end{pmatrix}$$
  • au premier coup d'oeil, on voit que ce sont les mêmes coefficients permutés ds les deux matrices. Elles doivent se déduire l'une de l'autre par la conjugaison de la matrice de permutation associée à la transposition (23).
  • Tu peux détailler stp, car j' ai jamais entendu parler le la conjugaison de la matrice de permutation associée a la transposition.
    C' est du programme de prépa?
  • On a pour $A=(a_{ij})$ $$P_{\sigma}(a_{ij})P_{\sigma^{-1}}=(a_{\sigma(i)\sigma(j)}).$$
  • Deux matrice À et B sont semblables si et seulement si il existe une matrice P inversible tel que : À = PBP^-1

    Il exite des matrices appelées matrices de permutation dans ce cas c'est la matrice P(i,j) qui nous intéresse, elle fonctionne comme cela :
    La multiplication (a gauche) : P(i,j)À donne la matrice A mais en ayant interchangés les colonnes i et j
    La multiplication (à droite) : AP(i,j) donne la matrice À mais en ayant interchangés les lignes i et j.

    Dans ton cas ta matrice B est égal à :
    B = P(2,3)AP(2,3)

    Or, linverse de cette matrice P(i,j) est elle même donc tu as

    B = P(2,3) À P(2,3)^(-1)
    B = PAP^-1

    Donc À et B sont semble ;)
  • deux matrices sont semblables ssi ??????
  • ... elles ont les mêmes invariants de similitudes.
  • Si et seulement si elles ont les mêmes invariants de similitude, ou ssi elles ont la même décomposition en blocs de Jordan.
    Algebraic symbols are used when you do not know what you are talking about.
            -- Schnoebelen, Philippe
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