Exponentielle de matrices
Bonjour à tous, je bloque sur un exercice dont l'énoncé est le suivant :
Soit $A \in \mathscr{M}_n(\Bbb{C})$ et $ ||.|| $ une norme sur $\Bbb{C}^n$. Déterminer $$E_+ = \{x \in \Bbb{C}^n | \lim\limits_{t \to +\infty} e^{tA}x= 0\}$$
J'ai pour l'instant démontré que si $x$ était un vecteur propre de $A$ associé à une valeur propre de partie réelle négative alors $x \in E_+$.
En effet, soit $x$ un tel vecteur, on a :
$$||e^{tA}x|| = \Big\|\displaystyle \sum_{n=0}^{+ \infty} \frac{t^nA^n}{n!} x \Big\| = \Big\|\sum_{n=0}^{+ \infty} \frac{t^n \lambda^n}{n!} x \Big\| = |e^{t \lambda} ||x|| ,$$ où $\lambda $ est une valeur propre de la matrice $A$ de partie réelle négative associée au vecteur propre $x$. Mais alors cette dernière quantité tend bien vers $0$ lorsque $ t \to \infty$, d'où $x \in E_+$.
Sont-ce les seuls vecteurs à vérifier cela ?
Soit $A \in \mathscr{M}_n(\Bbb{C})$ et $ ||.|| $ une norme sur $\Bbb{C}^n$. Déterminer $$E_+ = \{x \in \Bbb{C}^n | \lim\limits_{t \to +\infty} e^{tA}x= 0\}$$
J'ai pour l'instant démontré que si $x$ était un vecteur propre de $A$ associé à une valeur propre de partie réelle négative alors $x \in E_+$.
En effet, soit $x$ un tel vecteur, on a :
$$||e^{tA}x|| = \Big\|\displaystyle \sum_{n=0}^{+ \infty} \frac{t^nA^n}{n!} x \Big\| = \Big\|\sum_{n=0}^{+ \infty} \frac{t^n \lambda^n}{n!} x \Big\| = |e^{t \lambda} ||x|| ,$$ où $\lambda $ est une valeur propre de la matrice $A$ de partie réelle négative associée au vecteur propre $x$. Mais alors cette dernière quantité tend bien vers $0$ lorsque $ t \to \infty$, d'où $x \in E_+$.
Sont-ce les seuls vecteurs à vérifier cela ?
Réponses
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Tu peux observer que $E_+$ est un sous-espace vectoriel de $\C^n$ déjà.
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Effectivement $E_+$ va contenir $ \displaystyle \bigoplus_{\lambda \in Sp(A) | Re(\lambda) < 0} \ker( A - \lambda I_n)$
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Cet espace $E_+$ est stable par $A$ : tu peux le décomposer avec les sous-espaces caractéristiques de $A$ pour te ramener au cas où $A$ admet une unique valeur propre.
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Bonjour!
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