On désigne par n et p deux nombres entiers naturels non nuls. On désigne par K l'ensemble C ou R. On désigne par E un espace vectoriel de dimension n de base B={e1,...,en}. I−Deˊfinitionsetproprieˊteˊsdesdeˊterminants 1−Formesp−lineˊairealterneˊe Deˊfinitions Une forme p−linéaire est une application de Ep dans K telle que pour tout i de {1,...,p} et tout (ak)1⩽k⩽p de Ep l'application Ex⟶⟼Kf(a1,...,ai−1,x,ai+1,...,ap) soit une forme linéaire. Une forme p−linéaire f est alternée si et seulement si elle est nulle pour tout élément de Ep ayant deux composantes égales. ∙Theˊoreˋme: L'ensemble des formes n−linéaires alternées sur E forme un espace vectoriel de dimension 1. 2−Deˊfinitiondesdeˊterminants ↬ Déterminant de n éléments, notés x1,...,xn, de E : Le déterminant Bdet(x1,...,xn) est l'image de (x1,...,xn) par l'unique forme n−linéaire alternée, Bdet, de En dans K telle que Bdet(e1,...,en)=1 ↬ Déterminant d'une matrice A∈Mn(K) que nous noterons detA : Le terme detA est le déterminant dans la base canonique des vecteurs colonnes de A. Si ∀i∈{1,...,n}, xi=j=1∑nai,jej alors on a les notations suivantes Bdet(x1,...,xn)=det(x1,...,xn)=det(ai,j)=∣ai,j∣. On dit que n est l'ordre du déterminant. Si f est une transformation élémentaire de A alors f(detA)=detf(A). 3−Proprieˊteˊs On désigne par Sn le n−ième groupe symétrique et par ϵ(σ) une signature de la permutation σ. Dans ce cas on a le théorème suivant : ∙Theˊoreˋme:det(ai,j)=σ∈Sn∑ϵ(σ)×a1,σ(1)×...×an,σ(n)=σ∈Sn∑ϵ(σ)×aσ(1),1×...×aσ(n),n Puis on a : ∙Theˊoreˋme: Soit A=(ai,j)∈Mn(K). On a : − si une colonne de A est entièrement nulle alors detA=0 − si une ligne de A est entièrement nulle alors detA=0 − si deux colonnes de A sont égales alors detA=0 − si deux lignes de A sont égales alors detA=0 − si on échange deux colonnes de A alors detA est multiplié par −1 ; − si on échange deux lignes de A alors detA est multiplié par −1 ; − si ajoute à une colonne de A une combinaison linéaire des autres colonnes alors detA est inchangé ; − si ajoute à une ligne de A une combinaison linéaire des autres lignes alors detA est inchangé ; − le detA est linéaire par rapport à chaque colonne de la matrice A ; − le detA est linéaire par rapport à chaque ligne de la matrice A. ∙Theˊoreˋme: Soit A et B deux matrices de l'ensemble Mn(K). On désigne par α un élément de K. On a : −detIn=1 ; − le déterminant d'une matrice triangulaire est égal au produits des éléments présents sur aa diagonale principale ; − le det(AB)=detA×detB=det(BA) −det(αA)=αn×detA −det(tA)=detA − dire que detA=0 est équivalent aux propositions suivantes : ↪ la matrice A est inversible dans Mn(K) ; ↪ les vecteurs colonnes de la matrice A sont linéairement indépendants ; ↪ les vecteurs lignes de la matrice A sont linéairement indépendants ; ↪det(A−1)=detA1 ↪det(A−1BA)=detB − si u est un endomorphisme de E alors detu est le déterminant d'une matrice de u par rapport à une base de E. Si U∈Mn(K) est la matrice représentative de u, dans la base B, alors detu=detU. II−Deˊveloppementd′undeˊterminant−Inversed′unematrice 1−Deˊfinitions On désigne par i et j deux nombres entiers naturels compris entre 1 et n. − Le mineur de l'élément ai,j de la matrice A est le déterminant de la matrice Aij obtenue à partir de la matrice A en supprimant la ligne i et la colonne j ; − Le cofacteur de l'élément ai,j est cij=(−1)i+jdetAij ; − La comatrice de A est notée com(A) est la matrice des cofacteurs. ∙Theˊoreˋme: On a : −detA=i=1∑n(−1)i+jai,jdetAij=j=1∑n(−1)i+jai,jdetAij ; −A×tcom(A)=tcom(A)×A=In×detA ; − si detA=0 alors A−1=detA1tcom(A) ; 2−Casparticulier Si A=(acbd)∈M2(K) alors detA=ad−bc Si A=⎝⎛adgbehcfi⎠⎞∈M3(K) alors detA=aei+bfg+cdh−gec−hfa−idb. C'est la règle de Pierre Sarrus. III−Applicationaurangetauxsysteˋmesd′eˊquationslineˊaires Soit A une matrices de l'ensemble Mn(K) et B=t(b1...bp)∈Mp,1(K). On désigne par (S) un système de p équations linéaires à n inconnues x1,...,xn. On a : (S):AX=B avec X=t(x1...xn)∈Mn,1(K) ∙Theˊoreˋme: Le rang de la matrice A est égal au plus grand ordre des sous matrices carrées de A de déterminant non nul. 1−SysteˋmedeCramer Deˊfinition Le système (S) est de Cramer si et seulement si n=p et le rang de (S est n. ∙Theˊoreˋme: On note par Aj la matrice obtenue à partir de A en remplaçant le colonne numéro j par le second membre du système (S), à savoir B. Tout système de Cramer admet une solution unique : ∀j∈{1,...,n},xj=detAdetAj. 2−Casgeˊneˊral Soit r le rang de la matrice A, tel que r⩽n et r⩽p, et supposons que les équations soient écrites de telle sorte que : det(ai,j)1⩽i⩽r;1⩽j⩽r=0 Deˊfinitions − On appelle x1,...,xr les inconnues principales ; − On appelle les r premières équations les " équations principales " ; − Un déterminant est caracteˊristique si et seulement si il est de la forme suivante (r<k⩽p) : ∣∣a11⋮ar1ak1⋯⋯⋯⋯⋯⋯a1r⋮arrakrb1⋮brbk∣∣ ∙TheˊoreˋmedeFonteneˊ−Roucheˊ: Notons (S′) le système suivant : j=1∑raijxj=bi−j=r+1∑naijxj avec i∈N et 1⩽i⩽p. Dans ce cas : − si r=p alors le système (S) à des solutions qui dépendent de n−r paramètres réels (les inconnues non principales). Les solutions sont obtenues en résolvant le système de Cramer(S′). − si r<p et si l'un des déterminants caracteˊristiques est non nul alors le système (S) est impossible. On dit aussi que le système (S) est incompatible.* − si r<p et si tous les déterminants caracteˊristiques sont nuls alors le système (S) est équivalent au système des r " équations principales ". On dit aussi que le système (S) est compatible.
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