Flashcards : Décomposition singulière et normes matricielles (49 cartes)

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1Question

Pour un vecteur complexe vv, quelle opération distingue vTv^T de v⋆v^\star ?

Réponse

vTv^T ne conjugue pas ses composantes, contrairement à v⋆v^\star.

2Question

Quelle expression donne le produit scalaire euclidien réel (u,v)n(u,v)_n ?

Réponse

vTu=uTv=∑i=1nuiviv^T u=u^T v=\sum_{i=1}^n u_i v_i

3Question

Comment obtient-on la transposée d’une matrice réelle AA de type m×nm\times n ?

Réponse

On échange ses lignes et ses colonnes ; la matrice obtenue est de type n×mn\times m.

4Question

Comment obtient-on la matrice adjointe d’une matrice complexe AA ?

Réponse

On transpose AA et on conjugue ses composantes ; la matrice obtenue est de type n×mn\times m.

5Question

Quelle expression définit le polynôme caractéristique d’une matrice carrée AA ?

Réponse

PA(λ)=det⁡(A−λI)P_A(\lambda)=\det(A-\lambda I).

6Question

Comment définit-on le rayon spectral ρ(A)\rho(A) d’une matrice AA ?

Réponse

ρ(A)=max⁡λ∈Sp⁡(A)∣λ∣\rho(A)=\max_{\lambda\in\operatorname{Sp}(A)}|\lambda|.

7Question

Quelle condition rend semblables AA et C−1ACC^{-1}AC ?

Réponse

La matrice CC est inversible.

8Question

Quel type de matrice fournit la décomposition de Schur pour une matrice complexe carrée AA ?

Réponse

Une matrice unitaire UU telle que U⋆AUU^\star A U soit triangulaire supérieure.

9Question

À quelle forme diagonale toute matrice normale est-elle unitairement semblable ?

Réponse

À une matrice diagonale.

10Question

Comment définit-on une valeur singulière de AA ?

Réponse

La racine carrée positive d’une valeur propre de A⋆AA^\star A.

11Question

Quelle décomposition existe pour toute matrice complexe AA de type m×nm\times n ?

Réponse

Il existe des matrices unitaires UU et VV telles que U⋆AV=ΣU^\star A V=\Sigma.

12Question

Quelle est la forme de la matrice Σ\Sigma dans la décomposition de AA ?

Réponse

Elle est réelle, diagonale rectangulaire et nulle hors de sa diagonale principale.

13Question

Dans une DVS, que représentent les colonnes de UU pour la matrice AA ?

Réponse

Les vecteurs singuliers à gauche de AA.

14Question

De quelle matrice les colonnes de UU sont-elles des vecteurs propres dans une DVS de AA ?

Réponse

De AA⋆AA^\star.

15Question

Quelle formule relie la valeur singulière σi\sigma_i aux valeurs propres de A⋆AA^\star A ?

Réponse

σi=λi(A⋆A)\sigma_i=\sqrt{\lambda_i(A^\star A)}.

16Question

Quelles sont les bornes de l’indice ii pour les valeurs singulières d’une matrice m×nm\times n ?

Réponse

i=1,…,pi=1,\ldots,p, où p=min⁡(m,n)p=\min(m,n).

17Question

Comment définit-on le quotient de Rayleigh de AA pour un vecteur non nul vv ?

Réponse

RA(v)=(Av,v)n(v,v)n.R_A(v)=\frac{(Av,v)_n}{(v,v)_n}.

18Question

Comment définit-on la norme-p de v=(v1,…,vn)Tv=(v_1,\ldots,v_n)^T pour 1≤p<∞1\le p<\infty ?

Réponse

∥v∥p=(∑i=1n∣vi∣p)1/p.\|v\|_p=\left(\sum_{i=1}^{n}|v_i|^p\right)^{1/p}.

19Question

Quelles propriétés définissent une norme matricielle ?

Réponse

Elle est positive, définie, homogène, triangulaire et sous-multiplicative.

20Question

Comment définit-on la norme matricielle subordonnée à une norme vectorielle sur Cn\mathbb{C}^n ?

Réponse

∥A∥=sup⁡v≠0∥Av∥∥v∥\|A\|=\sup_{v\neq 0}\frac{\|Av\|}{\|v\|}

21Question

Comment s’exprime la norme spectrale d’une matrice complexe AA de type m×nm\times n à l’aide de A⋆AA^\star A ?

Réponse

∥A∥2,m,n=ρ(A⋆A)\|A\|_{2,m,n}=\sqrt{\rho(A^\star A)}.

22Question

À quelle norme spectrale la norme de A⋆A^\star est-elle égale pour AA de type m×nm\times n ?

Réponse

∥A⋆∥2,n,m\|A^\star\|_{2,n,m}.

23Question

À quelle valeur singulière la norme spectrale de AA est-elle égale ?

Réponse

À sa plus grande valeur singulière, σ(A)\sigma(A).

24Question

Dans quelle forme les vecteurs de VV sont-ils représentés dans une base ?

Réponse

Par des vecteurs-colonnes.

25Question

Quelle est l’inverse de la transposée d’une matrice inversible AA ?

Réponse

(AT)−1=(A−1)T=A−T(A^T)^{-1}=(A^{-1})^T=A^{-T}

26Question

Quelle est l’inverse de la matrice adjointe d’une matrice régulière AA ?

Réponse

(A⋆)−1=(A−1)⋆(A^\star)^{-1}=(A^{-1})^\star

27Question

Que désigne le spectre Sp⁡(A)\operatorname{Sp}(A) d’une matrice carrée AA ?

Réponse

L’ensemble de ses valeurs propres.

28Question

Quelles valeurs propres possède une matrice hermitienne ?

Réponse

Elles sont réelles.

29Question

Que peut-on dire des valeurs propres de A⋆AA^\star A et AA⋆AA^\star pour toute matrice complexe AA ?

Réponse

Elles sont positives ou nulles.

30Question

Que représentent les éléments diagonaux de Σ\Sigma ?

Réponse

Les valeurs singulières ordonnées de AA.

31Question

Quelle est la relation d’ordre entre les valeurs singulières de AA ?

Réponse

σ1≥σ2≥⋯≥σp≥0\sigma_1\geq\sigma_2\geq\cdots\geq\sigma_p\geq0.

32Question

À quoi est égal pp pour une matrice AA de type m×nm\times n ?

Réponse

p=min⁡(m,n)p=\min(m,n).

33Question

Dans une DVS, que représentent les colonnes de VV pour la matrice AA ?

Réponse

Les vecteurs singuliers à droite de AA.

34Question

Pourquoi la DVS d’une matrice AA peut-elle ne pas être unique ?

Réponse

Le choix de ses vecteurs-colonnes UU et VV peut varier.

35Question

Que vaut le quotient de Rayleigh de AA en αv\alpha v, pour α≠0\alpha\ne 0 ?

Réponse

RA(αv)=RA(v).R_A(\alpha v)=R_A(v).

36Question

Quelles valeurs prend le quotient de Rayleigh d’une matrice hermitienne ?

Réponse

Des valeurs réelles.

37Question

Quelle est la formule de la norme-1 de vv ?

Réponse

∥v∥1=∑i=1n∣vi∣.\|v\|_1=\sum_{i=1}^{n}|v_i|.

38Question

Quelle est la formule de la norme-2 de vv avec le produit scalaire (_,_)_n ?

Réponse

∥v∥2=((v,v)n)1/2.\|v\|_2=((v,v)_n)^{1/2}.

39Question

Quelle borne l’inégalité de Cauchy-Schwarz donne-t-elle pour ∣(u,v)n∣|(u,v)_n| ?

Réponse

∣(u,v)n∣≤∥u∥2∥v∥2.|(u,v)_n|\leq\|u\|_2\|v\|_2.

40Question

Sous quelle condition ∥u∥A=∥Au∥\|u\|_A=\|Au\| définit-elle une norme sur KnK^n ?

Réponse

Les colonnes de AA sont linéairement indépendantes et ∥⋅∥\|\cdot\| est une norme sur KmK^m.

41Question

Quelle inégalité vérifie une norme matricielle pour deux matrices carrées de même ordre ?

Réponse

∥AB∥≤∥A∥ ∥B∥\|AB\|\leq\|A\|\,\|B\|

42Question

Quelle inégalité exprime la sous-multiplicativité pour A∈Km×lA\in K^{m\times l} et B∈Kl×nB\in K^{l\times n} ?

Réponse

∥AB∥m,n≤∥A∥m,l∥B∥l,n\|AB\|_{m,n}\leq\|A\|_{m,l}\|B\|_{l,n}

43Question

Quelle inégalité définit la compatibilité d’une norme matricielle avec une norme vectorielle sur KnK^n ?

Réponse

∥Au∥≤∥A∥ ∥u∥\|Au\|\leq\|A\|\,\|u\| pour toute matrice carrée AA d’ordre nn et tout u∈Knu\in K^n.

44Question

Quelle est la norme matricielle subordonnée de la matrice identité II ?

Réponse

∥I∥=1\|I\|=1

45Question

Quelle formule donne la norme matricielle induite par la norme-1 pour une matrice AA de type m×nm\times n ?

Réponse

∥A∥1,m,n=max⁡1≤j≤n∑i=1m∣aij∣\|A\|_{1,m,n}=\max_{1\leq j\leq n}\sum_{i=1}^{m}|a_{ij}|

46Question

Quelle formule donne la norme matricielle induite par la norme infinie pour une matrice AA de type m×nm\times n ?

Réponse

∥A∥∞,m,n=max⁡1≤i≤m∑j=1n∣aij∣\|A\|_{\infty,m,n}=\max_{1\leq i\leq m}\sum_{j=1}^{n}|a_{ij}|

47Question

Quelle relation lie la norme spectrale et le rayon spectral d’une matrice normale AA d’ordre nn ?

Réponse

∥A∥2,n,n=ρ(A)\|A\|_{2,n,n}=\rho(A).

48Question

Quelle est la norme spectrale d’une matrice unitaire AA d’ordre nn ?

Réponse

11.

49Question

Sur Cn\mathbb{C}^n, quelle somme définit le produit scalaire hermitien (u,v)n(u,v)_n ?

Réponse

∑i=1nuivi‾\sum_{i=1}^n u_i\overline{v_i}

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 19 questions sur Décomposition singulière et normes matricielles.

1. Une matrice réelle carrée QQ vérifie QQT=QTQ=IQQ^T=Q^TQ=I. Quelle classification correspond à cette propriété ?

2. Une matrice carrée AA d’ordre nn et une norme vectorielle sont compatibles si, pour tout vecteur u∈Knu\in K^n, quelle inégalité est vérifiée ?

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