Terme

Matrice diagonalisable

Expression
matrice carrée est diagonalisable, matrice diagonalisable, matrices diagonalisables
Adjectif
diagonalisable
Termes plus larges
Matrice carrée
Cas particulier de
Matrice carrée
Condition de définition
Matrice diagonale, Matrice semblable

Définition

Définition Matrice diagonalisable

Une matrice carrée est diagonalisable si elle est semblable à une matrice diagonale.

Remarques Remarques

Remarque Similarité de deux matrices

Deux matrices \(M\) et \(D\) de \(\mathcal{M}_n(\mathbb{R})\) sont semblables s’il existe une matrice \(P\) inversible de \(\mathcal{M}_n(\mathbb{R})\) telle que

\[M=PDP^{-1}\]
Remarque Formulation par conjugaison

\(M\) est diagonalisable s’il existe une matrice \(P\) inversible de \(\mathcal{M}_n(\mathbb{R})\) telle que \(P^{-1}MP\) soit diagonale.

Remarque Colonnes de la matrice de passage

Les coefficients de la diagonale \(D\) sont les valeurs propres de \(M\) :

\[D=\operatorname{Diag}(\lambda_1,\ldots,\lambda_n)\]
\[P=\begin{pmatrix}\vert&&\vert\\C_1&\cdots&C_n\\\vert&&\vert\end{pmatrix}\]

Pour tout \(k\in\{1,\ldots,n\}\), la matrice colonne \(C_k\) de \(P\) est un vecteur propre de \(M\) :

\[\forall k\in\{1,\ldots,n\},\ MC_k=\lambda_kC_k\]
Remarque Cas d’une unique valeur propre

Si \(M\) est diagonalisable et possède une seule valeur propre \(\lambda\) dans \(\mathbb{R}\), alors \(D=\lambda I_n\), d’où \(M=P(\lambda I_n)P^{-1}=\lambda I_n\). Si \(M\) possède une seule valeur propre \(\lambda\) dans \(\mathbb{R}\) et si \(M\ne\lambda I_n\), \(M\) n’est pas diagonalisable.

Exemple résolu Vérification de la diagonalisabilité d’une matrice réservé aux comptes

Module : Endomorphismes et matrices diagonalisables