Existence d'une valeur propre (complexe)

Bonjour,

Peut-on prouver, sans connaissance sur le polynôme caractéristique ou minimal, que toute matrice carré à coefficients complexes admet au moins une valeur propre complexe ?

Merci d'avance

Réponses

  • Le théorème fondamental de l'algèbre est équivalent à l'existence d'une valeur propre pour une matrice.

    Il est possible de démontrer l'existence d'une telle valeur propre sans jamais utiliser le mot "polynôme" mais la preuve est un peu tarabiscotée. (Point fixe de Lefschetz)
  • Je réponds à ma propre question (je n'avais pas suffisamment réfléchi, désolé!), pour ceux qui seraient intéressés de connaître une explication.

    La famille $(I_n,A,A^2,\dots,A^{n^2})$ étant liée dans $\mathcal M_n(\C)$ (nombre de vecteurs > dimension), ceci prouve l'existence d'un polynôme annulateur (de degré $n^2$), scindé par le théorème de d'Alembert-Gauss : $P(A)=0=\prod_{i=1}^{n^2} (A-\alpha_i I_n)$.
    Au moins l'une des matrices $A-\alpha_i I_n$ est non-inversible (le produit de matrices inversibles est inversible).
  • Bonjour !
    Dire qu'on doit se passer du polynôme caractéristique et du polynôme minimal et s'en sortir en exhibant un polynôme annulateur c'est, à mon avis, un tantinet abusif !
  • Dans cet esprit, il y a plus économique : fixer un vecteur non nul $v$ et restreindre à l'espace $F$ engendré par $(v,Av,A^2,\dots)$, qui est de dimension maximale $r\le n<n^2$. En effet, une relation de dépendance linéaire entre ces vecteurs donne un polynôme annulateur de la restriction de (l'application de multiplication par) $A$ à $F$.
  • Extrait de Sheldon Axler : Down with determinants.67948
  • Merci à tous pour vos réponses.

    Pourquoi est-ce abusif Rakam ? Je n'utilise dans ma réponse que des connaissances de bases en algèbre linéaire et le théorème fondamental de l'algèbre.
    Les polynômes caractéristique/minimal m'auraient demandé d'utiliser des choses plus techniques (Cayley-Hamilton ou propriété d'anneau principal pour justifier de l'existence de $\Pi_A$...).
  • Bonsoir !
    Dès l'existence d'un polynôme annulateur, le polynôme minimal n'est pas loin il me semble (et c'est aussi une base de l'algèbre des polynômes). Alors, vouloir faire semblant d'en ignorer l'existence !
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