Édition de feuilles d'exercices

[oraux/ex3513] ens cachan MP 2011

1. Soit \(A\in\mathscr{M}_p(\mathbf{R})\). Montrer qu’on a, pour \(x\) réel au voisinage de 0 : \[\mathop{\mathchoice{\hbox{ln}}{\hbox{ln}}{\mathrm{ln}}{\mathrm{ln}}}\nolimits(\mathop{\mathchoice{\hbox{det}}{\hbox{det}}{\mathrm{det}}{\mathrm{det}}}\nolimits(I_p+xA))=\sum\limits_{n=1}^{+\infty}{(-1)^{n-1}\over n}\mathop{\mathchoice{\hbox{tr}}{\hbox{tr}}{\mathrm{tr}}{\mathrm{tr}}}\nolimits(A^n)x^n.\]

2. Soient \(A\) et \(B\) dans \(\mathscr{S}_p(\mathbf{R})\). Montrer que les deux propositions suivantes sont équivalentes :

   1. \(AB=0\) ;

   2. \(\forall(x,y)\in\mathbf{R}^2\), \(\mathop{\mathchoice{\hbox{det}}{\hbox{det}}{\mathrm{det}}{\mathrm{det}}}\nolimits(I_p+xA+yB)=\mathop{\mathchoice{\hbox{det}}{\hbox{det}}{\mathrm{det}}{\mathrm{det}}}\nolimits(I_p+xA)\mathop{\mathchoice{\hbox{det}}{\hbox{det}}{\mathrm{det}}{\mathrm{det}}}\nolimits(I_p+yB)\).

   Le résultat est-il encore vrai si \(A\) et \(B\) ne sont plus symétriques réelles ?

[examen/ex3271] mines MP 2025 Soit \(M\in\mathop{\mathchoice{\hbox{GL}}{\hbox{GL}}{\mathrm{GL}}{\mathrm{GL}}}\nolimits_n(\mathbf{R})\).

1. Montrer qu’il existe un unique couple \((O,S)\in\mathscr{O}_n(\mathbf{R})\times\mathscr{S}_n^{++}(\mathbf{R})\) tel que \(M=OS\).

2. Calculer \(\mathop{\mathchoice{\hbox{sup}}{\hbox{sup}}{\mathrm{sup}}{\mathrm{sup}}}\limits\{\mathop{\mathchoice{\hbox{tr}}{\hbox{tr}}{\mathrm{tr}}{\mathrm{tr}}}\nolimits(AM),\ A\in\mathscr{O}_n(\mathbf{R})\}\).

[oraux/ex8168] centrale MP 2015 (avec Python)

Soient \(n\in\mathbf{N}\) avec \(n\geqslant 2\) et \(A\in\mathscr{M}_n(\mathbf{R})\). On cherche à établir l’existence de \(\Omega\in\mathscr{O}_n(\mathbf{R})\) telle que \({}^t\Omega A\Omega\) ait sa diagonale constante.

1. Démontrer le résultat pour \(n=2\) et expliciter, en fonction de \(A\), une matrice \(\Omega\in\mathop{\mathchoice{\hbox{SO}}{\hbox{SO}}{\mathrm{SO}}{\mathrm{SO}}}\nolimits_2(\mathbf{R})\) telle que \({}^t\Omega A\Omega\) ait sa diagonale constante.

2. On pose \(A=\pmatrix{0&2\cr2&1}\). Donner, à l’aide de Python, \(B\) orthogonalement semblable à \(A\) de diagonale constante.

3. Soit \(\Gamma=\{ {}^t\Omega A\Omega,\ \Omega\in\mathscr{O}_n(\mathbf{R})\}\). Montrer que \(\Gamma\) est compact.

4. Soit \(f:M\in\Gamma\mapsto\mathop{\mathchoice{\hbox{sup}}{\hbox{sup}}{\mathrm{sup}}{\mathrm{sup}}}\limits_{(i,j)\in[[1,n]]^2}|M_{i,i}-M_{j,j}|\). Montrer que \(f\) présente un minimum.

5. En déduire le résutat annoncé.

[oraux/ex0817] centrale MP 2009 (avec Maple)

On dit qu’une matrice \(M=(m_{i,j})_{1\leqslant i,j\leqslant n}\) de \(\mathscr{M}_n(\mathbf{R})\) vérifie la propriété \(\mathscr{P}\) si et seulement si le polynôme caractéristique de \(M\) est égal à \(\mathop{\prod}\limits_{i=1}^n(X-m_{i,,i})\).

1. Trouver les matrices de \(\mathscr{M}_2(\mathbf{R})\) vérifiant \(\mathscr{P}\).

2. Si \(M\in\mathscr{S}_n(\mathbf{R})\), comparer la somme des carrés des termes diagonaux de \(M\) et la somme des carrés des valeurs propres de \(M\) comptées avec multiplicités. En déduire les matrices symétriques réelles vérifiant \(\mathscr{P}\).

3. Trouver les matrices antisymétriques réelles vérifiant \(\mathscr{P}\).

[oraux/ex4191] centrale MP 2011 (avec Maple)

1. Soit \(A\in\mathscr{M}_2(\mathbf{R})\). Montrer qu’il existe une matrice de rotation \(O\) telle que \({}^tOAO\) ait ses coefficients diagonaux égaux. Donner avec Maple l’angle de la rotation en fonction des coefficients de \(A\).

2. Pour \(A\in\mathscr{M}_n(\mathbf{R})\), on pose \(f(A)=\mathop{\mathchoice{\hbox{sup}}{\hbox{sup}}{\mathrm{sup}}{\mathrm{sup}}}\limits_{1\leqslant i,j\leqslant n}|A(i,i)-A(j,j)|\). Soit \(A\in\mathscr{M}_n(\mathbf{R})\). Montrer que l’ensemble \(\{ {}^tOAO,\ O\in\mathscr{O}_n(\mathbf{R})\}\) est compact. En déduire que \(f\) réalise son minimum sur cet ensemble.

3. Soit \(A\in\mathscr{M}_n(\mathbf{R})\) telle que \(f(A)\) soit non nul, et \(i\), \(j\) tels que \(f(A)=|A(i,i)-A(j,j)|\). Montrer qu’il existe \(A'\) orthogonalement semblable à \(A\) telle que \(A'(i,i)=A'(j,j)\) et telle que, pour tout \(k\) différent de \(i\) et de \(j\), on ait \(A'(k,k)=A(k,k)\) et \(|A'(k,k)-A'(i,i)|<f(A)\).

4. En déduire que, si \(A\in\mathscr{M}_n(\mathbf{R})\), il existe \(B\) orthogonalement semblable à \(A\) dont les coefficients diagonaux sont égaux.