Sev des matrices diagonalisables.

Bonjour,
Soit $\mathcal{E}_n$ l'ensemble des sous-espaces vectoriels $F$ de $M_n(\C)$ dont toutes les matrices sont diagonalisables. Et $\mathcal{A}_n = \{ \mathrm{dim} F,\ F\in \mathcal E \}$.
On sait que $\max\mathcal{A}_n <n(n+1)/2$.
Peut-on décrire $\mathcal{A}_n$ pour tout $n$ (pour des petites valeurs de $n$ cela se fait "à la main") ?

Réponses

  • N'a-t-on pas $\mbox{max}\mathcal{A}_n=n$ ?
  • Dans ce cas on a $\mathcal{A}_n = \{ 0,1,2, \ldots , n\}$.
  • Mieux encore, on sait décrire tous les sous-espaces vectoriels de
    matrices diagonalisables de $M_n(\C)$.
  • Merci, as-tu une reference ?
  • En fait c'est immediat (une ligne ou deux) avec le fameux theoreme de Taussky-Mozkin (j'aurais du y penser plus tot).
    Sans ce theoreme ca doit etre plus complique.
  • Bonjour,

    Sur $\R$ la situation est différente puisqu'on connaît un sous-espace de dimension $n(n+1)/2$ formé de matrices diagonalisables (le sous-espace des matrices symétriques). Eric P, le $<$ de ton premier message devrait être un $\leq$ ? Et comment montre-t-on que $n(n+1)/2$ est le maximum ?
  • @Zo,
    Sur $\C$ le $<$ est bien strict, et en fait on a bien mieux (comme l'expliquent les messages ci-dessus).
    De facon generale sur un corps quelconque, regarde les matrices antisymetriques ou les matrices strictement superieures, et tu as $\leqslant n(n+1)/2$. Sur $\R$ la borne est atteinte (mais $\R$ n'est pas le seul corps ou la borne est atteinte, on peut meme les caracteriser assez facilement).
  • Merci, c'est vrai que c'est facile. Et est-ce qu'un sous-espace de matrices diagonalisables est conjugué à un sous-espace de l'espace des matrices symétriques (toujours sur $\R$) ? (C'est démontré en dimension 2 dans le problème d'agreg de mathématiques générales 2009).
  • Zo !
    La réponse est non :
    considère le sous-espace engendré par les matrices
    $A:=\begin{bmatrix}
    0 & 0 & 0 \\
    0 & 1 & 0 \\
    0 & 0 & -1
    \end{bmatrix}$ \quad et \quad $B:=\begin{bmatrix}
    0 & 1 & 0 \\
    0 & 0 & 1 \\
    0 & 1 & 0
    \end{bmatrix}$.
    En revanche, on sait montrer que tout sous-espace vectoriel de $M_n(\R)$ de dimension
    $n(n+1)/2$ entièrement constitué de matrices diagonalisables est conjugué
    au sous-espace vectoriel des matrices symétriques :
    voir http://arxiv.org/abs/1007.1983
  • Merci dSP !
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