Matrices unitaires et module
Bonjour,
J'avais noté dans un document personnel une liste d'équivalences pour montrer qu'une matrice $A\in{M_n}(\mathbb{C})$ est unitaire ; parmi celles-ci, il y a :
" $A$ est unitaire si et seulement si les valeurs propres de $A$ sont de la forme $e^{i\theta}$ "
J'avais copié ça à partir d'un doc Internet dont j'ai oublié la source, évidemment. En revenant dessus, il me semble qu'il y a un problème.
Dans le sens : unitaire $\Longrightarrow$ $\lambda=e^{i\theta}$, c'est évident. Mais dans le sens inverse, je coince et j'en viens à penser qu'il y a une erreur et qu'il devrait y avoir une condition sur $A$ ; quelque chose du style :
" Réciproquement, si toutes les valeurs propres d'une matrice $A\in{M_n}(\mathbb{C})$ sont de la forme $e^{i\theta}$ et que $A$ est...???..., alors $A$ est unitaire. "
Pourriez-vous me dire ce que vous en pensez ?
J'avais noté dans un document personnel une liste d'équivalences pour montrer qu'une matrice $A\in{M_n}(\mathbb{C})$ est unitaire ; parmi celles-ci, il y a :
" $A$ est unitaire si et seulement si les valeurs propres de $A$ sont de la forme $e^{i\theta}$ "
J'avais copié ça à partir d'un doc Internet dont j'ai oublié la source, évidemment. En revenant dessus, il me semble qu'il y a un problème.
Dans le sens : unitaire $\Longrightarrow$ $\lambda=e^{i\theta}$, c'est évident. Mais dans le sens inverse, je coince et j'en viens à penser qu'il y a une erreur et qu'il devrait y avoir une condition sur $A$ ; quelque chose du style :
" Réciproquement, si toutes les valeurs propres d'une matrice $A\in{M_n}(\mathbb{C})$ sont de la forme $e^{i\theta}$ et que $A$ est...???..., alors $A$ est unitaire. "
Pourriez-vous me dire ce que vous en pensez ?
Réponses
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Il faut ajouter que $A$ commute avec $A^*$ (on dit aussi "normale"). En effet, dans ce cas, d'après le théorème spectral (ou une légère généralisation, selon la terminologie) affirme que $A=U^*DU$ avec $U$ unitaire et $D$ diagonale d'éléments diagonaux : les valeurs propres de $A$. Ce qui conclut puisque $\mathbf{U}_n(\mathbf{C})$ est un groupe.
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Sans l'hypothèse $A A^*= A A^*$ alors regarde par exemple $A = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 1 & 1 \end{pmatrix}$
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Merci Atanaze. Tout à fait d'accord. Ca me soulage, car vraiment, sinon, je ne comprenais pas, et je n'arrivais pas à trouver un contre-exemple (merci à toi Reuns, c'est lumineux).
Finalement, en fouillant, j'ai retrouvé ma fameuse source (image ci-dessous) ; le lien est http://w3.mi.parisdescartes.fr/~eprovenz/include/Poly.pdf
Il est indiqué "Polycopié du cours" ; il a l'air très bien fait mais je ne lui fais plus confiance ; manifestement le polycopié n'a pas été relu...
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Bonjour!
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