Flashcards : Matrices et pivot de Gauss (50 cartes)

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1Question

Qu’est-ce qu’une matrice réelle de taille n×pn \times p ?

Réponse

Un tableau rectangulaire de réels à n≥1n \geq 1 lignes et p≥1p \geq 1 colonnes.

2Question

Que désignent les coefficients aiia_{ii} d’une matrice carrée ?

Réponse

Ses coefficients diagonaux.

3Question

Quelle condition vérifie une matrice triangulaire supérieure pour ses coefficients ?

Réponse

aij=0a_{ij}=0 pour i>ji>j.

4Question

Quand deux matrices de même taille sont-elles égales ?

Réponse

Lorsque leurs coefficients correspondants sont égaux.

5Question

Comment définit-on la somme de deux matrices de même taille ?

Réponse

Par cij=aij+bijc_{ij}=a_{ij}+b_{ij}.

6Question

Comment calcule-t-on le coefficient cijc_{ij} du produit ABAB ?

Réponse

cij=∑k=1maikbkjc_{ij}=\sum_{k=1}^{m}a_{ik}b_{kj}.

7Question

Quand le produit ABAB de deux matrices est-il défini ?

Réponse

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

8Question

Quelles conditions définissent une matrice échelonnée ?

Réponse

Chaque ligne non nulle commence par un pivot égal à 11, les lignes nulles sont en bas et les pivots se décalent vers la droite.

9Question

Quelle propriété distingue une matrice bien échelonnée d’une matrice échelonnée ?

Réponse

Chaque colonne contenant un pivot ne comporte aucun autre coefficient non nul.

10Question

Quelles transformations constituent une opération élémentaire de ligne ?

Réponse

Multiplier une ligne par un réel non nul, ajouter à une ligne un multiple d’une autre ou permuter deux lignes.

11Question

Comment définit-on le rang d’une matrice ?

Réponse

C’est le nombre de lignes non nulles dans une forme échelonnée de la matrice.

12Question

Que fait le pivot de Gauss après avoir choisi un pivot non nul ?

Réponse

Il le transforme en 11, annule les autres coefficients de sa colonne, puis passe à la colonne suivante.

13Question

Quand une matrice carrée AA de taille nn est-elle inversible ?

Réponse

Lorsqu’il existe une matrice BB de même taille telle que AB=BA=InAB=BA=I_n.

14Question

Combien d’inverses une matrice inversible possède-t-elle ?

Réponse

Un seul.

15Question

Quelle formule donne l’inverse du produit ABAB de deux matrices inversibles ?

Réponse

(AB)−1=B−1A−1(AB)^{-1}=B^{-1}A^{-1}.

16Question

Que signifie la réduction de la matrice augmentée A∣InA\mid I_n en In∣CI_n\mid C ?

Réponse

AA est inversible et A−1=CA^{-1}=C.

17Question

Que conclut-on si la réduction de A∣InA\mid I_n ne donne pas In∣CI_n\mid C ?

Réponse

AA n’est pas inversible.

18Question

Quelle forme matricielle représente un système linéaire à nn équations et pp inconnues ?

Réponse

AX=bAX=b, avec A∈Rn×pA\in\mathbb{R}^{n\times p}.

19Question

Quelle est l’unique solution de AX=bAX=b si AA est inversible ?

Réponse

X=A−1bX=A^{-1}b.

20Question

Quelles opérations élémentaires le pivot de Gauss utilise-t-il pour transformer un système ?

Réponse

Des échanges de lignes, des multiplications par un scalaire non nul et des ajouts de multiples d’une ligne à une autre.

21Question

Quelles sont les étapes de résolution d’un système par matrice augmentée ?

Réponse

Former la matrice augmentée A∣bA|b, appliquer les opérations élémentaires de Gauss, puis lire les équations équivalentes dans la matrice échelonnée.

22Question

Dans la notation (aij)i,j(a_{ij})_{i,j}, que désigne aija_{ij} ?

Réponse

Un seul coefficient de la matrice.

23Question

Comment note-t-on l’ensemble des matrices réelles de taille n×pn \times p ?

Réponse

Mn,pM_{n,p}.

24Question

Qu’est-ce qu’une matrice nulle ?

Réponse

Une matrice dont tous les coefficients sont nuls.

25Question

Comment appelle-t-on une matrice de taille 1×p1 \times p ?

Réponse

Une matrice ligne.

26Question

Qu’est-ce qu’une matrice diagonale ?

Réponse

Une matrice carrée dont les coefficients aija_{ij} sont nuls pour i≠ji \ne j.

27Question

Quelles propriétés l’addition de matrices de même taille vérifie-t-elle ?

Réponse

Elle est commutative et associative, avec la matrice nulle comme élément neutre.

28Question

Quelle formule donne le développement de (A+B)m(A+B)^m pour des matrices qui commutent ?

Réponse

(A+B)m=∑k=0m(mk)Am−kBk(A+B)^m=\sum_{k=0}^{m}\binom{m}{k}A^{m-k}B^k.

29Question

Dans quel espace appartient la transposée d’une matrice de Mn,pM_{n,p} ?

Réponse

À Mp,nM_{p,n}.

30Question

Quelle est la transposée du produit matriciel ACAC ?

Réponse

t(AC)= tC tA^{t}(AC)=\,^{t}C\,^{t}A.

31Question

En quoi toute matrice peut-elle être transformée par opérations élémentaires ?

Réponse

En une matrice échelonnée ou en une matrice bien échelonnée équivalente, pas nécessairement égale.

32Question

Qu’est-ce qui reste invariant entre les formes échelonnées d’une matrice ?

Réponse

Le nombre de lignes non nulles.

33Question

Que fait-on si toute la colonne du pivot est nulle ?

Réponse

On passe à la colonne suivante.

34Question

Quel est l’inverse de la matrice identité InI_n ?

Réponse

InI_n.

35Question

Quel est l’inverse de A−1A^{-1} lorsque AA est inversible ?

Réponse

AA.

36Question

Quelle formule donne l’inverse de la transposée tA {}^tA d’une matrice inversible ?

Réponse

(tA)−1=t(A−1)({}^tA)^{-1}={}^t(A^{-1}).

37Question

Quel est le statut de (1000)\begin{pmatrix}1&0\\0&0\end{pmatrix} concernant l’inversibilité ?

Réponse

Elle n’est pas inversible.

38Question

Quelles opérations la méthode d’inversion applique-t-elle à AA et à InI_n ?

Réponse

Les mêmes opérations élémentaires sont appliquées simultanément.

39Question

Quel est l’inverse de A=(011121101)A=\begin{pmatrix}0&1&1\\1&2&1\\1&0&1\end{pmatrix} ?

Réponse

(−11212012−121−1212)\begin{pmatrix}-1&\frac12&\frac12\\0&\frac12&-\frac12\\1&-\frac12&\frac12\end{pmatrix}

40Question

Quelles composantes un vecteur solution d’un système vérifie-t-il ?

Réponse

Toutes les équations simultanément.

41Question

Que consiste à trouver la résolution de AX=bAX=b ?

Réponse

Toutes les matrices colonnes XX solutions du système.

42Question

Quand deux systèmes sont-ils équivalents ?

Réponse

Lorsqu’ils ont les mêmes solutions.

43Question

À quoi correspond le rang d’un système ?

Réponse

Au rang de sa matrice des coefficients AA.

44Question

Quelles bornes supérieures limitent le rang d’un système à nn équations et pp inconnues ?

Réponse

nn et pp.

45Question

Quelles possibilités existe-t-il si le rang du système est inférieur à nn ?

Réponse

Le système n’a aucune solution ou en a une infinité.

46Question

Quelle est la solution unique du système x+2y+z=1x+2y+z=1, −y−2z=−2-y-2z=-2, 3y+3z=−13y+3z=-1 ?

Réponse

(x,y,z)=(4,−83,73).(x,y,z)=\left(4,-\frac{8}{3},\frac{7}{3}\right).

47Question

Quelle forme paramétrique décrit les solutions du système x+y−z=2x+y-z=2, 2x+y+2z=12x+y+2z=1, 3x+2y+z=33x+2y+z=3 ?

Réponse

(x,y,z)=(−1−3z,3+4z,z),z∈R.(x,y,z)=(-1-3z,3+4z,z),\quad z\in\mathbb{R}.

48Question

Pourquoi le système x+y−3z=1x+y-3z=1, 2x+2y−4z=02x+2y-4z=0, x+y+z=1x+y+z=1 n’a-t-il aucune solution ?

Réponse

Sa forme échelonnée contient l’équation contradictoire 0=40=4.

49Question

Quel est l’inverse de (1210)\begin{pmatrix}1&2\\1&0\end{pmatrix} ?

Réponse

(011/2−1/2)\begin{pmatrix}0&1\\1/2&-1/2\end{pmatrix}.

50Question

Quelle solution le système admet-il si les deux rangs valent le nombre d’inconnues ?

Réponse

Une solution unique.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 14 questions sur Matrices et pivot de Gauss.

1. Concernant les matrices réelles de taille n×pn \times p :

2. Une matrice carrée d’ordre 33, une matrice nulle et des matrices de dimensions 1×41 \times 4 et 4×14 \times 1 sont considérées. Quelles propositions sont exactes ?

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