Matrice tridiagonale symétrique

Bonsoir
On considère une matrice tridiagonale symétrique réelle, c'est-à-dire de la forme :
$$
I_n = \begin{pmatrix}
a_1 & b_1 & 0 & \cdots & 0\\
b_1 & a_2 & b_2 & \ddots & \vdots \\
0 & b_2 & \ddots & \ddots & 0 \\
\vdots & \ddots & \ddots & a_{n-1} & b_{n-1} \\
0 & \cdots & 0 & b_{n-1} & a_n
\end{pmatrix},

$$ où les $(b_i)_i$ sont non nuls.
Il s'agit de montrer que cette matrice a $n$ valeurs propres réelles distinctes.

Étant symétrique réelle, cette matrice a $n$ valeurs propres réelles. Il s'agit donc de montrer qu'elles sont distinctes.
J'ai un vague souvenir d'un exercice où l'on calculait le déterminant d'une matrice tridiagonale symétrique à l'aide d'une relation de récurrence, mais les diagonales étaient constates. Je ne sais pas si cela peut servir.
Je sollicite donc votre aide pour cet exercice.
Bien cordialement,
Ram

Réponses

  • Bonjour
    (remarque le nom $I_n$ est mal choisi.)

    Si $\lambda$ est une valeur propre double cela revient à dire que $A=I_n- \lambda Id $
    vérifie les mêmes hypothèses et son noyau est au moins de dimension 2.

    Il s'agit maintenant de résoudre $AX=0$, avec $X=(x_1,\ldots,x_n)^t.$
    Commence par résoudre ce système et tu verras que nécessairement $x_1\neq 0$ et que la suite $x_2,\ldots,x_n$ est complètement déterminée par la valeur de $x_1.$ Ce qui signifie que le noyau ne peut être de dimension 2 ou plus.
     
  • Bonsoir
    Je nomme ta matrice de départ $A$
    Indication: $A=aI_{n}+B$.
    Tu peux diagonaliser $B$ en regardant toute distinguant toute fois les valeurs de $a$

    Edit: Erreur de ma part, j'ai lu en diagonale le sujet.
  • side: (tu)
  • Le raisonnement (valable) de side (il extrait une matrice ayant n-1 ligne qui est injective), valable aussi dans tous les corps, se marie mal avec l'affirmation d'un autre fil disant qu'on peut toujours remplacer seulement la diagonale de façon à obtenir une matrice nilpotente, non?

    Y aurait-il une contradiction dans la théorie des corps algébriquement clos? :-D
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • En effet, il y a peu de matrices réelles symétriques et nilpotentes.
  • Bonsoir.
    Je reviens sur mon message d’hier , pour mon niveau actuel la méthode naturelle pour moi c’est d’utiliser la définition.
    On va donc étudier le système $AX=\lambda.X$ où X est non nul

    NB: je vais regarder la méthode de @side :-D
  • Merci aux différents intervenants !
  • Remarque: le conflit n'était qu'apparent. La matrice avec la surdiagonale composée de 1 et 0 partout ailleurs est accessible à l'argument de side. Et elle est nilpotente.
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • Pas bien compris ce que dit christophe. En tout cas $\left[\begin{array}{cc}i&1\\1&-i\end{array}\right]$ est nilpotente et symetrique.
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