📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
- Valeurs propres : $\lambda \in \mathbb{K}$ est valeur propre de $f$ s'il existe $x \neq 0$ tel que $f(x) = \lambda x$.
- Polynôme caractéristique : $P_f(\lambda) = \det(A - \lambda I_n)$. Les racines de $P_f$ sont les valeurs propres.
- Diagonalisation : $f$ est diagonalisable si et seulement si la somme des dimensions des sous-espaces propres est égale à $n$ (ou si $P_f$ est scindé et $m_a(\lambda) = m_g(\lambda)$).
- Trigonalisation : $f$ est trigonalisable si et seulement si $P_f$ est scindé sur $\mathbb{K}$.
Méthodes à maîtriser
- Calcul du polynôme caractéristique : Utiliser les opérations sur les lignes/colonnes pour faire apparaître des zéros.
- Recherche des sous-espaces propres : Résoudre le système linéaire $(A - \lambda I)X = 0$.
- Vérification de la diagonalisabilité : Comparer multiplicité algébrique et géométrique.
- Calcul des puissances : Utiliser $A = PDP^{-1}$ donc $A^n = PD^nP^{-1}$.
Exemples corrigés
- Exemple 1 : Soit $A = \begin{pmatrix} 1 & 1 \ 0 & 2 \end{pmatrix}$. $P_A(\lambda) = (1-\lambda)(2-\lambda)$. Valeurs propres : 1 et 2. Comme elles sont distinctes, $A$ est diagonalisable.
- Exemple 2 : $A = \begin{pmatrix} 0 & 1 \ 0 & 0 \end{pmatrix}$. $P_A(\lambda) = \lambda^2$. Valeur propre 0 (mult. 2). $E_0 = \ker(A) = \text{vect}(e_1)$, dim = 1. $1 \neq 2$, donc non diagonalisable.
Erreurs fréquentes
- Oublier que le vecteur propre doit être non nul.
- Confondre multiplicité algébrique et géométrique.
- Croire que tout polynôme annulateur donne les valeurs propres (seul le polynôme caractéristique les donne toutes).