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Mathématiques · পরিভাষা

Polynôme caractéristique কী?

অন্য নাম: multiplicité algébrique · multiplicité géométrique

Définition 3.3 Mathématiques universitaires — Licence 2 · অধ্যায় 3 — Réduction des endomorphismes

χu(X)=det⁡(X id−u)\chi_u(X) = \det(X\,\mathrm{id} - u) — calculé dans n’importe quelle base comme det⁡(XIn−A)\det(XI_n - A), un polynôme unitaire de degré nn, invariant par similitude (Théorème 2.17). Ses racines dans KK sont exactement les valeurs propres (λ\lambda valeur propre   ⟺  u−λ id\iff u - \lambda\,\mathrm{id} non injectif   ⟺  χu(λ)=0\iff \chi_u(\lambda) = 0), et

χu(X)=Xn−(tr⁡u) Xn−1+⋯+(−1)ndet⁡u.\chi_u(X) = X^n - (\operatorname{tr} u)\, X^{n-1} + \dots + (-1)^n \det u .

La multiplicité algébrique mλm_\lambda d’une valeur propre est sa multiplicité comme racine de χu\chi_u ; la multiplicité géométrique est dim⁡Eλ\dim E_\lambda, et 1≤dim⁡Eλ≤mλ1 \leq \dim E_\lambda \leq m_\lambda.

উদাহরণ

Exemple 3.4 (Même χ\chi, géométrie différente)

Les matrices

(2002)et(2102)\begin{pmatrix}2 & 0\\ 0 & 2\end{pmatrix} \qquad\text{et}\qquad \begin{pmatrix}2 & 1\\ 0 & 2\end{pmatrix}

partagent le polynôme caractéristique (X−2)2(X - 2)^2, la trace, le déterminant, le spectre — pourtant elles ne sont pas semblables : la première a E2E_2 de dimension 22 (multiplicité géométrique 22), la seconde de dimension 11. Le polynôme caractéristique ne voit que les multiplicités algébriques ; les dimensions des sous-espaces propres sont l’invariant plus fin, et le polynôme minimal tranche (X−2X - 2 contre (X−2)2(X - 2)^2). Morale pour toute discussion de diagonalisabilité : χ\chi présélectionne les candidats, mais ce sont les noyaux qui votent.

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