Flashcards : Matrices et calcul matriciel (95 cartes)

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1Question

Qu’est-ce qu’une assertion ?

Réponse

Une phrase vraie ou fausse, mais jamais les deux à la fois.

2Question

Quand l’assertion « P ou Q » est-elle vraie ?

Réponse

Lorsqu’au moins l’une de P et Q est vraie, même si les deux le sont.

3Question

Quand l’implication P⇒QP \Rightarrow Q est-elle vraie si PP est fausse ?

Réponse

Elle est toujours vraie, quelle que soit la valeur de QQ.

4Question

Que signifie l’équivalence P⇔QP \Leftrightarrow Q ?

Réponse

Les deux assertions ont la même valeur de vérité.

5Question

Quelle est la négation de « pour tout x∈Ex \in E, P(x)P(x) » ?

Réponse

Il existe x∈Ex \in E tel que P(x)P(x) est fausse.

6Question

Quelles sont les trois étapes d’une démonstration par récurrence ?

Réponse

L’initialisation, l’hérédité et la conclusion.

7Question

Quelle est la contraposée de P⇒QP \Rightarrow Q ?

Réponse

non Q⇒non P\text{non }Q \Rightarrow \text{non }P.

8Question

Que signifie E⊂FE \subset F ?

Réponse

Tout élément de E appartient aussi à F.

9Question

À quelle condition les ensembles E et F sont-ils égaux ?

Réponse

Lorsque E⊂FE \subset F et F⊂EF \subset E.

10Question

Quels éléments appartiennent à l’union A∪BA \cup B ?

Réponse

Les éléments appartenant à A ou à B, y compris aux deux.

11Question

Comment caractériser l’injectivité de f:E→Ff:E\to F par ses valeurs ?

Réponse

f(x)=f(x′)⇒x=x′f(x)=f(x')\Rightarrow x=x' pour tous x,x′∈Ex,x'\in E.

12Question

Que signifie que chaque élément de FF possède au moins un antécédent par f:E→Ff:E\to F ?

Réponse

ff est surjective, ce qui équivaut à f(E)=Ff(E)=F.

13Question

Quelle propriété des antécédents caractérise une bijection f:E→Ff:E\to F ?

Réponse

Tout élément de FF possède un unique antécédent dans EE.

14Question

Quelle condition sur g:F→Eg:F\to E équivaut à la bijectivité de f:E→Ff:E\to F ?

Réponse

f∘g=id⁡Ff\circ g=\operatorname{id}_F et g∘f=id⁡Eg\circ f=\operatorname{id}_E.

15Question

Que vaut (f−1)−1\left(f^{-1}\right)^{-1} lorsque ff est bijective ?

Réponse

ff.

16Question

Si f:E→Ff:E\to F et g:F→Gg:F\to G sont bijectives, quelle propriété possède g∘fg\circ f ?

Réponse

La composée g∘fg\circ f est bijective.

17Question

Comment note-t-on le nombre de parties à kk éléments d’un ensemble à nn éléments ?

Réponse

(nk)\binom{n}{k} ou Cn(k)C_n^{(k)}.

18Question

Quelle relation de Pascal vérifient les coefficients binomiaux pour 0<k<n0<k<n ?

Réponse

(nk)=(n−1k)+(n−1k−1)\binom{n}{k}=\binom{n-1}{k}+\binom{n-1}{k-1}.

19Question

Quelle formule factorielle donne (nk)\binom{n}{k} ?

Réponse

(nk)=n!k!(n−k)!\binom{n}{k}=\frac{n!}{k!(n-k)!}.

20Question

Quelle formule donne le développement de (a+b)n(a+b)^n pour a,b∈Ra,b\in\mathbb{R} ?

Réponse

(a+b)n=∑k=0n(nk)an−kbk(a+b)^n=\sum_{k=0}^{n}\binom{n}{k}a^{n-k}b^k.

21Question

Quelles propriétés caractérisent une relation d’équivalence sur EE ?

Réponse

Elle est réflexive, symétrique et transitive.

22Question

Que désigne la classe d’équivalence de xx ?

Réponse

cl⁡(x)={y∈E∣y R x}\operatorname{cl}(x)=\{y\in E\mid y\,R\,x\}.

23Question

Qu’est-ce que l’affixe d’un point M de coordonnées (x, y) dans le plan affine R2\mathbb{R}^2 ?

Réponse

Le nombre complexe z=x+iyz=x+iy.

24Question

Quelle équation complexe représente la droite réelle ax+by=cax+by=c ?

Réponse

ω‾z+ωz‾=k\overline{\omega}z+\omega\overline{z}=k, avec ω=a+ib≠0\omega=a+ib\ne0 et k=2c∈Rk=2c\in\mathbb{R}.

25Question

Quelle est l’équation complexe du cercle de centre d’affixe ω\omega et de rayon r ?

Réponse

zz‾−ω‾z−ωz‾=r2−∣ω∣2z\overline{z}-\overline{\omega}z-\omega\overline{z}=r^2-|\omega|^2.

26Question

Quel est le lieu des points M tels que MAMB=k\frac{MA}{MB}=k si k=1k=1 ?

Réponse

La médiatrice de [AB].

27Question

Quand un polynôme B divise-t-il un polynôme A ?

Réponse

Lorsqu’il existe Q∈K[X]Q\in K[X] tel que A=BQA=BQ.

28Question

Quelle condition caractérise le reste de la division euclidienne de A par B non nul ?

Réponse

R=0R=0 ou deg⁡R<deg⁡B\deg R<\deg B.

29Question

Quand α est-elle une racine de P, et quelle divisibilité lui est équivalente ?

Réponse

Lorsque P(α) = 0, ce qui équivaut à X − α | P.

30Question

Quelles divisibilités définissent une racine α de multiplicité k ?

Réponse

(X − α)^k divise P, mais (X − α)k+1α)^{k+1} ne divise pas P.

31Question

Quel théorème garantit des racines à tout polynôme complexe non constant ?

Réponse

Le théorème de d’Alembert-Gauss.

32Question

Combien de racines dans K peut avoir un polynôme de degré n ≥ 1 ?

Réponse

Au plus n racines.

33Question

Quels diviseurs possède un polynôme irréductible P de degré au moins 1 ?

Réponse

Les constantes non nulles et les multiples non nuls de P.

34Question

En quel type de facteurs irréductibles se décompose un polynôme non constant de K[X] ?

Réponse

En un scalaire non nul multiplié par des puissances de facteurs irréductibles unitaires distincts.

35Question

Comment s’écrit une fraction rationnelle à coefficients dans KK ?

Réponse

PQ\frac{P}{Q}, avec P,Q∈K[X]P,Q\in K[X] et Q≠0Q\ne 0.

36Question

Quelles parties comporte la décomposition complexe de PQ\frac{P}{Q} lorsque Q=∏i=1r(X−αi)kiQ=\prod_{i=1}^{r}(X-\alpha_i)^{k_i} ?

Réponse

Une partie polynomiale et des termes à dénominateur puissance de chaque X−αiX-\alpha_i.

37Question

Comment obtient-on la partie polynomiale de PQ\frac{P}{Q} par division euclidienne ?

Réponse

C’est le quotient EE dans P=QE+RP=QE+R.

38Question

Quels types de termes figurent dans la décomposition réelle d’une fraction rationnelle réduite ?

Réponse

Des termes polynomiaux, a(X−α)i\frac{a}{(X-\alpha)^i} et aX+b(X2+αX+β)i\frac{aX+b}{(X^2+\alpha X+\beta)^i}.

39Question

Quelle condition caractérise l’injectivité d’un morphisme de groupes f:G→G′f:G\to G' ?

Réponse

ker⁡f={eG}\ker f=\{e_G\}.

40Question

Quelle condition caractérise la surjectivité d’un morphisme de groupes f:G→G′f:G\to G' ?

Réponse

Im⁡f=G′\operatorname{Im} f=G'.

41Question

Quelle forme générale définit une équation linéaire en les inconnues ?

Réponse

a1x1+⋯+apxp=ba_1x_1+\cdots+a_px_p=b, avec des coefficients réels donnés.

42Question

Qu’est-ce qu’une solution d’un système linéaire ?

Réponse

Un p-uplet qui vérifie simultanément toutes les équations.

43Question

Combien de solutions un système linéaire peut-il avoir ?

Réponse

Aucune, une seule ou une infinité.

44Question

Quelle solution tout système linéaire homogène admet-il toujours ?

Réponse

La solution triviale, où toutes les inconnues valent zéro.

45Question

Que vaut le premier coefficient non nul de chaque ligne d’un système échelonné réduit ?

Réponse

Il vaut 1 et est l’unique coefficient non nul de sa colonne.

46Question

Quelles opérations élémentaires préservent les solutions d’un système linéaire ?

Réponse

Multiplier une équation par un réel non nul, lui ajouter un multiple d’une autre ou échanger deux équations.

47Question

Pour des matrices de tailles n×pn\times p et p×qp\times q, quelle est la taille de ABAB ?

Réponse

n×qn\times q.

48Question

Quand le produit matriciel ABAB est-il défini ?

Réponse

Lorsque le nombre de colonnes de AA égale le nombre de lignes de BB.

49Question

Quelle propriété de multiplication permet de regrouper librement trois matrices ?

Réponse

L’associativité du produit matriciel.

50Question

Quels sont les éléments diagonaux de la matrice identité InI_n ?

Réponse

Ils valent tous 1.

51Question

Quand une matrice carrée AA est-elle inversible ?

Réponse

Lorsqu’il existe une matrice carrée BB telle que AB=BA=IAB=BA=I.

52Question

Quel est l’inverse du produit de matrices inversibles AA et BB ?

Réponse

B−1A−1B^{-1}A^{-1}.

53Question

Quelle réduction permet de calculer l’inverse de AA par Gauss ?

Réponse

Réduire (A∣I)(A\mid I) en (I∣B)(I\mid B), où B=A−1B=A^{-1}.

54Question

Que représente BB dans le système linéaire AX=BAX=B ?

Réponse

Le vecteur du second membre.

55Question

Quand une matrice carrée est-elle triangulaire inférieure ?

Réponse

Lorsque tous ses coefficients au-dessus de la diagonale sont nuls.

56Question

Quand une matrice carrée est-elle triangulaire supérieure ?

Réponse

Lorsque tous ses coefficients en dessous de la diagonale sont nuls.

57Question

À quelle condition une matrice carrée triangulaire est-elle inversible ?

Réponse

Tous ses coefficients diagonaux doivent être non nuls.

58Question

Quelle est la taille de la transposée d’une matrice de taille n×pn \times p ?

Réponse

p×np \times n.

59Question

Quelle est la transposée d’un produit de matrices compatibles ABAB ?

Réponse

BTATB^T A^T.

60Question

Comment calcule-t-on la trace d’une matrice carrée ?

Réponse

On additionne ses éléments diagonaux.

61Question

Quelle propriété relie les traces de ABAB et BABA ?

Réponse

tr⁡(AB)=tr⁡(BA)\operatorname{tr}(AB)=\operatorname{tr}(BA).

62Question

Quelles conditions définissent un sous-espace vectoriel F de E ?

Réponse

Il contient 0E0_E et est stable par addition et multiplication par tout scalaire de K.

63Question

Quel critère caractérise un sous-espace non vide F de E ?

Réponse

Pour tous u,v∈Fu,v\in F et λ,μ∈K\lambda,\mu\in K, λu+μv∈F\lambda u+\mu v\in F.

64Question

Quel est le statut des solutions de AX=0AX=0 à p variables dans Rp\mathbb{R}^p ?

Réponse

Elles forment un sous-espace vectoriel de Rp\mathbb{R}^p.

65Question

Que forme l’intersection de deux sous-espaces vectoriels de E ?

Réponse

Un sous-espace vectoriel de E.

66Question

Quels vecteurs constituent la somme F+GF+G de deux sous-espaces ?

Réponse

Les vecteurs u+vu+v avec u∈Fu\in F et v∈Gv\in G.

67Question

Quel est le plus petit sous-espace contenant F et G ?

Réponse

La somme F+GF+G.

68Question

Quelle condition garantit l’unicité de la décomposition d’un élément de E dans F et G ?

Réponse

F et G sont supplémentaires dans E.

69Question

Que montre l’exemple des quantificateurs sur x+y>0x+y>0 dans R\mathbb{R} ?

Réponse

L’ordre des quantificateurs change le sens d’une assertion.

70Question

Que contient l’ensemble vide et comment se note-t-il ?

Réponse

Il ne contient aucun élément et se note ∅.

71Question

Quels éléments appartiennent au complémentaire de A dans E ?

Réponse

Les éléments de E qui n’appartiennent pas à A.

72Question

Quelle est la première loi de distributivité entre intersection et union ?

Réponse

A∩(B∪C)=(A∩B)∪(A∩C)A \cap (B \cup C) = (A \cap B) \cup (A \cap C).

73Question

Quel est le complémentaire de A∩BA \cap B ?

Réponse

L’union des complémentaires de A et de B.

74Question

Quels couples appartiennent au produit cartésien E×FE \times F ?

Réponse

Les couples (x,y)(x,y) tels que x∈Ex \in E et y∈Fy \in F.

75Question

Combien d’antécédents au maximum un élément de FF a-t-il par une application injective ?

Réponse

Au plus un.

76Question

Quelle est la réciproque de exp⁡:R→]0,+∞[\exp:\mathbb{R}\to ]0,+\infty[ ?

Réponse

ln⁡:]0,+∞[→R\ln:]0,+\infty[\to\mathbb{R}.

77Question

Quelle est la valeur de (n0)\binom{n}{0} ?

Réponse

11.

78Question

À quoi est égale la somme des coefficients binomiaux de rang nn ?

Réponse

2n2^n.

79Question

Comment traduit-on dist⁡(Ω,M)=r\operatorname{dist}(\Omega,M)=r en équations avec les affixes ω\omega et z ?

Réponse

∣z−ω∣=r|z-\omega|=r, puis ∣z−ω∣2=r2|z-\omega|^2=r^2.

80Question

Quelle relation vérifie M pour A et B d’affixes +1 et −1 lorsque k vaut 2 ?

Réponse

MA=2MBMA=2MB.

81Question

Quel critère avec les dérivées caractérise une racine α de multiplicité k ?

Réponse

P(α) = P′(α) = ··· =P(k−1)(α)=0= P^{(k−1)}(α) = 0 et P(k)(α)P^{(k)}(α) ≠ 0.

82Question

Quelle formule donne le polynôme dérivé de P(X) = a₀ + ··· + aₙXⁿ ?

Réponse

P′(X) = a₁ + 2a₂X + ··· +nanXn−1+ naₙX^{n−1}.

83Question

Quelle est la première étape pour décomposer une fraction rationnelle ?

Réponse

Déterminer sa partie polynomiale par division euclidienne.

84Question

Pourquoi le noyau d’un morphisme de groupes est-il un sous-groupe du groupe de départ ?

Réponse

Il contient l’élément neutre et est stable par produit et passage à l’inverse.

85Question

Qu’est-ce qu’un système linéaire de n équations à p inconnues ?

Réponse

Une liste de n équations linéaires portant sur les mêmes p inconnues.

86Question

Quand deux systèmes linéaires sont-ils équivalents ?

Réponse

Lorsqu’ils ont le même ensemble de solutions.

87Question

Comment appelle-t-on le produit d’un vecteur ligne et d’un vecteur colonne de même longueur ?

Réponse

Le produit scalaire.

88Question

Que peut-on dire de matrices non nulles dont le produit vaut zéro ?

Réponse

Il peut exister des matrices non nulles AA et BB telles que AB=0AB=0.

89Question

Que permet de conclure AB=ACAB=AC sur BB et CC en général ?

Réponse

On ne peut pas conclure que B=CB=C.

90Question

Quelle est la définition de la puissance zéro d’une matrice carrée AA ?

Réponse

A0=InA^0=I_n.

91Question

Quel est l’inverse de la matrice identité ?

Réponse

Elle-même.

92Question

Qu’implique AC=BCAC=BC lorsque CC est inversible ?

Réponse

A=BA=B.

93Question

Quelle formule donne l’inverse d’une matrice 2×22\times2 si ad−bc≠0ad-bc\ne0 ?

Réponse

A−1=1ad−bc(d−b−ca)A^{-1}=\frac{1}{ad-bc}\begin{pmatrix}d&-b\\-c&a\end{pmatrix}.

94Question

Quand une matrice est-elle diagonale ?

Réponse

Lorsque tous ses coefficients hors diagonale sont nuls.

95Question

Pourquoi la réunion des axes de coordonnées de R2\mathbb{R}^2 n’est-elle pas un sous-espace ?

Réponse

Elle n’est pas stable par addition.

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Teste tes connaissances avec un QCM de 52 questions sur Matrices et calcul matriciel.

1. Pour les assertions P et Q et les quantificateurs sur ℝ, quelles propositions sont exactes ?

2. Un étudiant veut établir une implication par récurrence ou par contraposition. Quelles démarches conviennent ?

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