Flashcards : Matrices et transformations géométriques (87 cartes)

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1Question

Qu’est-ce qu’une matrice réelle ?

Réponse

Un tableau de nombres réels organisé en lignes et en colonnes.

2Question

Où se trouve le coefficient aija_{ij} d’une matrice réelle ?

Réponse

À la ligne ii et à la colonne jj.

3Question

Quand le produit matriciel ABAB est-il défini ?

Réponse

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

4Question

Quelle propriété caractérise généralement le produit matriciel ?

Réponse

Il n’est généralement pas commutatif.

5Question

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

Réponse

Il existe une matrice B de même dimension telle qu'AB = BA = I.

6Question

Comment note-t-on l’inverse d’une matrice inversible A ?

Réponse

A−1A^{-1}

7Question

Comment s’écrit matriciellement un système de n équations à n inconnues ?

Réponse

AX=BAX=B

8Question

Si AA est inversible, quelle expression donne l’unique solution de AX=BAX=B ?

Réponse

X=A−1BX=A^{-1}B.

9Question

Quelle propriété vérifie le produit de matrices de dimensions compatibles ?

Réponse

Il est associatif.

10Question

Comment obtenir la transposée d’un produit de trois matrices ?

Réponse

On inverse l’ordre des facteurs et on transpose chacun.

11Question

Qu’est-ce que le déterminant d’une matrice carrée réelle ?

Réponse

Un nombre réel, pas nécessairement positif.

12Question

Quelle formule donne le déterminant d’une matrice d’ordre 2 ?

Réponse

det⁡(A)=a11a22−a12a21\det(A)=a_{11}a_{22}-a_{12}a_{21}

13Question

Comment obtient-on chaque numérateur dans la méthode de Cramer ?

Réponse

On calcule le déterminant de la matrice obtenue en remplaçant une colonne par le second membre.

14Question

Quelle formule donne la solution xix_i par la méthode de Cramer ?

Réponse

xi=det⁡(Ai)det⁡(A)x_i=\frac{\det(A_i)}{\det(A)}

15Question

Comment obtient-on le mineur MijM_{ij} d’une matrice carrée d’ordre nn ?

Réponse

En supprimant la ligne ii et la colonne jj, on obtient une matrice d’ordre n−1n-1.

16Question

Quelle formule définit le cofacteur AijA_{ij} associé à la position (i,j)(i,j) ?

Réponse

Aij=(−1)i+jdet⁡(Mij)A_{ij}=(-1)^{i+j}\det(M_{ij}).

17Question

Quelle formule développe det⁡(A)\det(A) selon la ligne ii ?

Réponse

det⁡(A)=∑j=1naijAij\det(A)=\sum_{j=1}^{n}a_{ij}A_{ij}.

18Question

Quelle formule donne l’inverse d’une matrice carrée inversible AA à partir de sa comatrice LL ?

Réponse

A−1=1det⁡(A) tLA^{-1}=\frac{1}{\det(A)}\,{}^{t}L.

19Question

Quelle méthode calcule l’unique solution d’un système carré dont la matrice des coefficients a un déterminant non nul ?

Réponse

La méthode de Cramer.

20Question

Quelle est l’expression de xx dans la solution du système paramétré par a,b,ca,b,c ?

Réponse

x=a−2b+32cx=a-2b+\frac32c

21Question

Quelles propriétés caractérisent une base de R2\mathbb{R}^2 ?

Réponse

Elle est formée de deux vecteurs non colinéaires, et chaque vecteur du plan s’y décompose de manière unique.

22Question

Quelles propriétés caractérisent une base de R3\mathbb{R}^3 ?

Réponse

Elle est formée de trois vecteurs non coplanaires, et chaque vecteur de l’espace s’y décompose de manière unique.

23Question

Que représente la valeur absolue du déterminant de deux vecteurs dans une base orthonormée directe de R2\mathbb{R}^2 ?

Réponse

L’aire du parallélogramme qu’ils définissent.

24Question

Que représente la valeur absolue du déterminant de trois vecteurs dans une base orthonormée directe de R3\mathbb{R}^3 ?

Réponse

Le volume du parallélépipède qu’ils définissent.

25Question

Quelles colonnes composent la matrice de passage de B\mathcal B à B′\mathcal B' ?

Réponse

Les coordonnées, dans B\mathcal B, des vecteurs de B′\mathcal B'.

26Question

Comment calculer XX à partir de X′X' et de PB,B′P_{\mathcal B,\mathcal B'} ?

Réponse

X=PB,B′X′X=P_{\mathcal B,\mathcal B'}X'.

27Question

Comment calculer X′X' à partir de XX et de PB,B′P_{\mathcal B,\mathcal B'} ?

Réponse

X′=PB,B′−1XX'=P_{\mathcal B,\mathcal B'}^{-1}X.

28Question

Quelle propriété possède la matrice de passage entre deux bases ?

Réponse

Elle est inversible.

29Question

Quelle matrice inverse permet de convertir les coordonnées de BB en coordonnées de B′B' ?

Réponse

P−1=12(11−11)P^{-1}=\frac12\begin{pmatrix}1&1\\-1&1\end{pmatrix}.

30Question

Quelles sont les coordonnées dans B′B' du vecteur de coordonnées (−4,5)(-4,5) dans BB ?

Réponse

(1/29/2)\begin{pmatrix}1/2\\9/2\end{pmatrix}.

31Question

Quelles propriétés définissent une fonction linéaire de Rm\mathbb{R}^m dans Rn\mathbb{R}^n ?

Réponse

Elle préserve les sommes et la multiplication par un scalaire.

32Question

Quelle forme ont les fonctions linéaires de R\mathbb{R} dans R\mathbb{R} ?

Réponse

f(x)=axf(x)=ax.

33Question

Quelle relation relie les coordonnées XX et YY avec la matrice AA ?

Réponse

Y=AXY=AX.

34Question

Quelle matrice représente une rotation plane d’angle θ\theta dans la base orthonormée directe B ?

Réponse

(cos⁡θ−sin⁡θsin⁡θcos⁡θ)\begin{pmatrix}\cos\theta&-\sin\theta\sin\theta&\cos\theta\end{pmatrix}

35Question

Quelle matrice représente la rotation d’angle θ\theta autour de (O,e⃗1)(O,\vec e_1), orientée de e⃗2\vec e_2 vers e⃗3\vec e_3 ?

Réponse

(1000cos⁡θ−sin⁡θ0sin⁡θcos⁡θ)\begin{pmatrix}1&0&0\\0&\cos\theta&-\sin\theta\\0&\sin\theta&\cos\theta\end{pmatrix}

36Question

Que décrit le modèle du sténopé, ou modèle pin-hole ?

Réponse

La formation des images.

37Question

Quelle relation homogène relie le point réel (x,y,z)(x,y,z) à son image écran (u,v)(u,v) ?

Réponse

(su\sv\s)=(ku0cu0kvcv001)(f0000f000010)(Rtxtytz0001)(x\y\z1)\begin{pmatrix}su\sv\s\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}k_u&0&c_u\\0&k_v&c_v\\0&0&1\end{pmatrix}\begin{pmatrix}f&0&0&0\\0&f&0&0\\0&0&1&0\end{pmatrix}\begin{pmatrix}R&t_x\\&t_y\\&t_z\\0&0&0&1\end{pmatrix}\begin{pmatrix}x\y\z\\1\end{pmatrix}

38Question

Qu’ajoutent les coordonnées homogènes aux coordonnées spatiales, et dans quel but ?

Réponse

Une quatrième coordonnée ww, égale par défaut à 11, pour représenter linéairement notamment une translation.

39Question

Dans l’exemple de la projection sur l’axe de e⃗1+e⃗2\vec e_1+\vec e_2, quelle est sa matrice dans (e⃗1,e⃗2)(\vec e_1,\vec e_2) ?

Réponse

(12121212)\begin{pmatrix}\frac12&\frac12\frac12&\frac12\end{pmatrix}

40Question

Comment appelle-t-on deux matrices représentant la même application dans deux bases différentes ?

Réponse

Des matrices semblables.

41Question

Quelle relation relie les matrices AA et A′A' avec la matrice de passage PP ?

Réponse

A′=P−1APA'=P^{-1}AP

42Question

Que cherche-t-on lors de la diagonalisation d’une application linéaire ?

Réponse

Une base dans laquelle sa matrice est diagonale.

43Question

Quelle équation caractérise une valeur propre λ\lambda de ff ?

Réponse

f(v)=λvf(v)=\lambda v pour un vecteur non nul vv.

44Question

Quel est le polynôme caractéristique de la matrice A=(3124)A=\begin{pmatrix}3&1\\2&4\end{pmatrix} ?

Réponse

p(λ)=λ2−7λ+10p(\lambda)=\lambda^2-7\lambda+10

45Question

Quelle valeur propre correspond au vecteur (1,−1)(1,-1) de la matrice A=(3124)A=\begin{pmatrix}3&1\\2&4\end{pmatrix} ?

Réponse

La valeur propre 2.

46Question

Quelle est la matrice de ff dans la base (1,−1),(1,2)(1,-1),(1,2) ?

Réponse

A′=(2005)A'=\begin{pmatrix}2&0\\0&5\end{pmatrix}

47Question

Quelle est la dimension d’un vecteur colonne de mm composantes ?

Réponse

(m,1) (m,1)

48Question

Quelle est la dimension d’un vecteur ligne de nn composantes ?

Réponse

(1,n) (1,n)

49Question

Quelle est la dimension d’une matrice carrée ?

Réponse

(n,n) (n,n)

50Question

Que possède une matrice carrée en nombres de lignes et de colonnes ?

Réponse

Autant de lignes que de colonnes.

51Question

Comment calcule-t-on la somme de deux matrices de même dimension ?

Réponse

On additionne leurs coefficients correspondants.

52Question

Quelle égalité exprime l’associativité du produit matriciel ?

Réponse

(AB)C=A(BC)(AB)C=A(BC).

53Question

Comment obtient-on la transposée d’une matrice AA ?

Réponse

On échange ses lignes et ses colonnes.

54Question

Comment la transposition transforme-t-elle un produit ABAB ?

Réponse

t(AB)=tB tA{}^t(AB)={}^tB\,{}^tA.

55Question

Quelle est la première étape pour calculer l’inverse d’une matrice par systèmes ?

Réponse

Poser les coefficients inconnus dans une matrice B.

56Question

Après avoir résolu les systèmes pour calculer un inverse, que faut-il vérifier ?

Réponse

Que le produit obtenu vaut I.

57Question

Que peut-on conclure sur un système lorsque det⁡(A)=0\det(A)=0 ?

Réponse

Il n’a aucune solution ou en a une infinité, et Cramer ne permet pas de conclure.

58Question

Quel motif suivent les signes des cofacteurs, en commençant en position (1,1)(1,1) ?

Réponse

Un motif en échiquier commençant par ++.

59Question

Comment définit-on la comatrice LL d’une matrice carrée AA ?

Réponse

C’est la matrice de ses cofacteurs, L=(Aij)L=(A_{ij}).

60Question

Quelle est la valeur du déterminant de la matrice d’ordre 4 du système donné ?

Réponse

−4-4

61Question

Quelles sont les valeurs de x1,x2,x3,x4x_1,x_2,x_3,x_4 pour le système donné ?

Réponse

x1=14, x2=154, x3=94, x4=−34x_1=\frac14,\ x_2=\frac{15}{4},\ x_3=\frac94,\ x_4=-\frac34

62Question

Quand une base de R2\mathbb{R}^2 est-elle orthogonale ?

Réponse

Lorsque ses deux vecteurs sont orthogonaux.

63Question

Quand une base orthogonale est-elle orthonormale ?

Réponse

Lorsque chacun de ses vecteurs est de norme 1.

64Question

Comment les coordonnées d’un vecteur varient-elles généralement selon la base de R2\mathbb{R}^2 ?

Réponse

Elles dépendent généralement de la base choisie.

65Question

Quelles sont les coordonnées du vecteur nul dans toute base de R2\mathbb{R}^2 ?

Réponse

(0,0)(0,0).

66Question

Comment définit-on le déterminant de nn vecteurs de Rn\mathbb{R}^n dans une base ?

Réponse

Le déterminant de la matrice dont les colonnes sont leurs coordonnées.

67Question

Quel est le déterminant de deux vecteurs colinéaires de R2\mathbb{R}^2 ?

Réponse

Il est nul.

68Question

Quel est le déterminant de trois vecteurs coplanaires de R3\mathbb{R}^3 ?

Réponse

Il est nul.

69Question

À quelle matrice correspond PB,B′−1P_{\mathcal B,\mathcal B'}^{-1} ?

Réponse

PB′,BP_{\mathcal B',\mathcal B}.

70Question

Quel est le déterminant des vecteurs de coordonnées (1,1)(1,1) et (−1,1)(-1,1) dans B′B' ?

Réponse

22.

71Question

Quelle égalité vérifie les coordonnées de v⃗\vec v dans les bases B′B' et BB ?

Réponse

v⃗=12e⃗1′+92e⃗2′=−4e⃗1+5e⃗2\vec v=\frac12\vec e'_1+\frac92\vec e'_2=-4\vec e_1+5\vec e_2.

72Question

Quelle valeur prend une fonction linéaire en 0⃗\vec{0} ?

Réponse

0⃗\vec{0}.

73Question

Comment construit-on les colonnes de la matrice d’une fonction linéaire ?

Réponse

On y place les coordonnées des images des vecteurs de la base de départ, dans la base d’arrivée.

74Question

Qu’est-ce qu’une transformation linéaire du plan ?

Réponse

Une fonction linéaire de ℝ² vers ℝ².

75Question

Quelles transformations linéaires usuelles du plan sont définies par un centre O ?

Réponse

Les rotations de centre O.

76Question

Selon quelle droite les symétries, projections et facteurs d’échelle du plan sont-ils usuels ?

Réponse

Une droite passant par O.

77Question

Quel axe définit les rotations linéaires usuelles de l’espace ?

Réponse

Un axe passant par O.

78Question

Comment obtenir la matrice de deux rotations composées autour de e⃗1\vec e_1 et e⃗2\vec e_2 ?

Réponse

En multipliant leurs matrices dans l’ordre de composition.

79Question

Quelle est la matrice de la symétrie par rapport au plan (O,e⃗1,e⃗3)(O,\vec e_1,\vec e_3) selon e⃗2\vec e_2 ?

Réponse

(1000−10001)\begin{pmatrix}1&0&0\\0&-1&0\\0&0&1\end{pmatrix}.

80Question

Quelle est la matrice de la projection sur (O,e⃗1)(O,\vec e_1) selon (e⃗2,e⃗3)(\vec e_2,\vec e_3) ?

Réponse

(100000000)\begin{pmatrix}1&0&0\\0&0&0\\0&0&0\end{pmatrix}.

81Question

Quelle est la matrice de f2f_2, qui multiplie la coordonnée selon e⃗2\vec e_2 par 13\frac13 ?

Réponse

(1000130001)\begin{pmatrix}1&0&0\\0&\frac13&0\\0&0&1\end{pmatrix}.

82Question

Pourquoi la composition de f2f_2 et f3f_3 commute-t-elle ?

Réponse

Elles agissent sur des coordonnées distinctes.

83Question

À quoi sont associés les repères ROR_O, RCR_C et RiR_i ?

Réponse

Au monde réel, à la caméra de centre optique CC et à l’image, dont l’origine II se trouve au coin inférieur gauche de l’écran.

84Question

Comment normaliser des coordonnées homogènes lorsque w≠1w\ne1 ?

Réponse

Diviser les trois premières coordonnées par ww.

85Question

Quel déterminant montre que les vecteurs propres (1,−1)(1,-1) et (1,2)(1,2) ne sont pas colinéaires ?

Réponse

Le déterminant vaut 3.

86Question

Quel facteur d’échelle ff applique-t-elle selon le vecteur (1,2)(1,2) dans la base propre ?

Réponse

Le facteur d’échelle 5.

87Question

Quelle est la matrice inverse de A=(2112−122−22)A=\begin{pmatrix}2&1&1\\2&-1&2\\2&-2&2\end{pmatrix} ?

Réponse

A−1=(1−23201−1−13−2)A^{-1}=\begin{pmatrix}1&-2&\frac32\\0&1&-1\\-1&3&-2\end{pmatrix}

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Teste tes connaissances avec un QCM de 49 questions sur Matrices et transformations géométriques.

1. En infographie, quel modèle simple décrit la formation des images à partir d’une caméra ?

2. Pour A=(3124)A=\begin{pmatrix}3&1\\2&4\end{pmatrix}, le polynôme caractéristique est p(λ)=λ2−7λ+10p(\lambda)=\lambda^2-7\lambda+10. Quelles sont ses racines ?

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