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ExerciceMaths Sup – MPSI, chapitre 16 — Matrices · Opérations élémentaires et systèmes linéaires

Exercice 49

DémonstrationCalcul

1. Montrer que M=(10−1−234011)M = \begin{pmatrix} 1 & 0 & -1 \\ -2 & 3 & 4 \\ 0 & 1 & 1 \end{pmatrix} est inversible et calculer M−1M^{-1}.

2. En déduire, pour tout réel mm, la solution du système {x−z=m−2x+3y+4z=1y+z=2m\left\{ \begin{array}{rcl} x - z & = & m \\ -2x + 3y + 4z & = & 1 \\ y + z & = & 2m \end{array} \right.

Corrigé

1. La méthode de Gauss-Jordan donne M−1=(−1−1321−2−2−13)\boxed{M^{-1} = \begin{pmatrix} -1 & -1 & 3 \\ 2 & 1 & -2 \\ -2 & -1 & 3 \end{pmatrix}}

2. Le système s'écrit MX=(m,1,2m)MX = (m, 1, 2m), donc X=M−1(m,1,2m)X = M^{-1}(m, 1, 2m) : c'est un système de Cramer (théorème 9). (x,y,z)=(5m−1, 1−2m, 4m−1)\boxed{(x, y, z) = (5m - 1, \ 1 - 2m, \ 4m - 1)} On vérifie : x−z=mx - z = m, −2x+3y+4z=−10m+2+3−6m+16m−4=1-2x + 3y + 4z = -10m + 2 + 3 - 6m + 16m - 4 = 1, et y+z=2my + z = 2m.

Dans l'édifice

Thèmes

opérations élémentaires et systèmes, matrices inversibles, systèmes linéaires

Notions

rang d'une matrice, matrice inversible, groupe linéaire

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