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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.

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Dans le cours

Matrices : Matrices équivalentes, matrices semblables