Valeur propre triple
dans Algèbre
Bonjour à tous. Soit $M_1,M_2,M_3\in\mathscr{M}_3(\mathbb{K})$ : existe-t-il nécessairement $(\alpha,\beta,\gamma)\in\mathbb{K}^3\setminus\{(0,0,0)\}$ tel que $\alpha M_1+\beta M_2+\gamma M_3$ ait une valeur propre triple ? Si la famille $(M_1,M_2,M_3)$ est libre, elle engendre un sous-espace de dimension $3$, dont je ne vois pas trop pourquoi il croiserait ailleurs qu'en $0$ l'ensemble des matrices ayant une valeur propre triple...mais je ne vois pas non plus comment exhiber un contre-exemple. Avez-vous des idées ? Merci !
Réponses
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Désolé, j’ai mal lu ton message!
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J'ai l'impression que ce que tu dis est faux. Si tu prends $M_i=\text{diag}(a_i,b_i,c_i)$ tu cherches $\alpha$, $\beta$, $\gamma$ de sorte à ce que :
$$\alpha a_1 + \beta a_2 + \gamma a_3 = \alpha b_1 + \beta b_2 + \gamma b_3 = \alpha c_1 + \beta c_2 + \gamma c_3$$
ce qui équivaut à : $\quad\left(\begin{align} 1 \\ 1 \\ 1 \end{align}\right)\ $ est dans l'image de $\ \left(\begin{align} a_1 & a_2 & a_3\\ b_1 & b_2 & b_3\\ c_1 & c_2 & c_3 \end{align}\right) ,$
qui est au moins faux si $\mathbb{K}$ est $\mathbb{R}$ ou $\mathbb{C}$ avec un choix judicieux pour les paramètres des $M_i$. -
Merci YomGui, ça me paraît très juste. :-)
Edit. A la réflexion, je ne suis pas si sûr que cela ! La matrice $M=\left(\begin{array}{ccc}a_1&a_2&a_3\\b_1&b_2&b_3\\c_1&c_2&c_3\end{array}\right)$ doit vérifier $\forall (a,b,c)\in\mathbb{K}^3\setminus\{(0,0,0)\},\;M\left(\begin{array}{c}a\\b\\c\end{array}\right)\notin\mathrm{Vect}\left\{\left(\begin{array}{c}1\\1\\1\end{array}\right)\right\}$, et cela me paraît impossible. Je raconte n'importe quoi ? -
Bonjour, pour un contre-exemple $M_1=I_3$, (incorrect) $M_2=diag(0,1,1)$ et $M_3=diag(a,b,c),$ avec $b\neq c$.
Edit Voir la réponse suivante. -
Bonjour Dedekind 93,
Lorsque $\mathbb K = \mathbb C,\:$ la réponse à ta question initiale est positive.
Soient $\alpha,\beta,\gamma \in \C,\:\:A,B,C \in \mathcal M_3(\C).\:\: $ Le polynôme caractéristique de $\alpha A+\beta B+\gamma C\:\:$ est $X^3-pX^2+qX-r $ où $ p=P(\alpha,\beta,\gamma), \:\:q=Q(\alpha,\beta,\gamma),\:\: r=R(\alpha,\beta,\gamma)$ sont les évaluations en $(\alpha,\beta,\gamma)$ d'éléments $P,Q,R \in \Z[X,Y,Z]$ nuls ou homogènes de degrés respectifs $1,2,3$.
La condition " $\alpha A+\beta B+\gamma C$ admet une valeur propre triple " s'écrit $3q-p^2=0, \:27r-p^3=0$ qui est un système polynomial homogène qui, $\C$ étant algébriquement clos, admet une solution $(\alpha,\beta, \gamma)$ non nulle dans $\C^3$. Plus précisément, si les polynômes $\:3Q-P^2$ et $27R -P^3$ sont premiers entre eux, le système décrit l'intersection de deux courbes du plan projectif complexe,l'une de degré $2$, l'autre de degré $3$ et cette intersection contient exactement "$6$ points comptés avec leur multiplicité."
L'exemple des matrices $A=\begin{pmatrix}1&0&0\\0&0&0\\0&0&0 \end{pmatrix},\:\:B =\begin{pmatrix}0&0&0\\0&1&0\\0&0&0 \end{pmatrix},\:\:C =\begin{pmatrix}0&1&0\\1&0&0\\0&0&0 \end{pmatrix}$ montre que le résultat cesse d'être vrai lorsque $\mathbb K = \R$.
(le contre-exemple de Tonm ne convient pas car $(1\times M_1)+(0\times M_2) +( 0\times M_3) =\mathrm I_3.$) -
Bonjour LOU16. Merci beaucoup pour ta réponse, c'est très intéressant et cela va me permettre de réviser le cours sur les polynômes à plusieurs variables ! Merci à tous.
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Bonjour!
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