Prépa, 1re année › Matrices › Matrices équivalentes, matrices semblables
Matrices équivalentes, matrices semblables : définition (MPSI)
Définition
Matrices équivalentes, matrices semblables
- $A,A'\in\mathcal M_{n,p}(\mathbb K)$ sont équivalentes s'il existe $Q\in GL_n(\mathbb K)$ et $P\in GL_p(\mathbb K)$ telles que $A'=Q^{-1}AP$.
- $A,A'\in\mathcal M_n(\mathbb K)$ sont semblables s'il existe $P\in GL_n(\mathbb K)$ telle que $A'=P^{-1}AP$.
Ce sont des relations d'équivalence. Deux matrices sont équivalentes si et seulement si elles représentent la même application linéaire dans des couples de bases différents ; deux matrices carrées sont semblables si et seulement si elles représentent le même endomorphisme dans deux bases (même base au départ et à l'arrivée).
Remarque
Semblables implique équivalentes, pas l'inverse
Deux matrices semblables sont équivalentes (prendre $Q=P$). La réciproque est fausse : $I_2$ et $T=\begin{pmatrix}1&1\\0&1\end{pmatrix}$ sont toutes deux inversibles, donc de rang $2$, donc équivalentes (section 5). Mais toute matrice semblable à $I_2$ vaut $P^{-1}I_2P=I_2$, et $T\neq I_2$ : elles ne sont pas semblables.
S’entraîner
- Rang, noyau, image et équivalence
- Trace de $A^\top A$ et matrices symétriques nilpotentes
- Semblables ou non
- Matrices qui commutent
- Matrices de rang 1