Module

Produit de matrices

Domaine
Algèbre

Produit de matrices

Définition Produit de deux matrices

Soit \(A=(a_{ij})\) une matrice de \(\mathcal{M}_{n,p}(\mathbb{R})\) et \(B=(b_{ij})\) une matrice de \(\mathcal{M}_{p,q}(\mathbb{R})\).

On définit la matrice \(C=AB=A\times B\) de \(\mathcal{M}_{n,q}(\mathbb{R})\) de la manière suivante :

\[\forall(i,j)\in\left[\!\left[1,n\right]\!\right]\times\left[\!\left[1,q\right]\!\right],\quad c_{ij}=\sum_{k=1}^{p}a_{ik}b_{kj}\]

Remarques Remarques

Remarque Ordre d’écriture des facteurs

L’ordre d’écriture des deux matrices est important.

Remarque Condition d’existence du produit

Le produit \(AB\) des deux matrices n’est possible que si le nombre de colonnes de \(A\) est égal au nombre de lignes de \(B\).

Exemple résolu Produit de formats deux par deux et deux par trois réservé aux comptes

Exemple résolu Produit d’une matrice trois par trois par une matrice colonne réservé aux comptes

Exemple résolu Produit d’une matrice ligne par une matrice colonne réservé aux comptes

Exemple résolu Produit de deux matrices carrées réservé aux comptes

Propriété Propriétés du produit matriciel

Soient \(A\), \(B\) et \(C\) trois matrices à coefficients dans \(\mathbb{R}\).

Sous réserve de « compatibilité des formats », on a

\[(AB)C=A(BC)\]
\[A(B+C)=AB+AC\]
\[(A+B)C=AC+BC\]
\[\forall\lambda\in\mathbb{R},\quad\lambda(AB)=(\lambda A)B=A(\lambda B)\]
\[\forall A\in\mathcal{M}_{n,p}(\mathbb{R}),\quad I_nA=A\qquad AI_p=A\]

Remarques Remarques

Remarque Non-commutativité du produit

En général, si les produits matriciels \(AB\) et \(BA\) existent, ils ne sont pas forcément égaux.

En effet, si

\[A=\begin{pmatrix}1&0\\0&0\end{pmatrix}\qquad\text{et}\qquad B=\begin{pmatrix}0&0\\1&0\end{pmatrix}\]

alors \(AB=O\) et \(BA=B\).

Remarque Produit nul

Si \(AB=O\), on n’a pas nécessairement \(A=O\) ou \(B=O\).

Remarque Absence de simplification du produit

Si \(AB=AC\), on n’a pas toujours \(B=C\).