Suites de matrices colonnes

À propos de cette leçon

Terminale, mathématiques expertes › Graphes et matrices

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Suites de matrices colonnes

Graphes et matrices. graphe, matrice, matrice d'adjacence, inverse, système linéaire

Échauffement

Trois questions rapides sur des leçons déjà vues.

Découvrir

Un+1=AUnU_{n + 1} = AU_n et U0U_0 est connu. Comment écrire U2U_2 ?

  1. A2U0A^2U_0
  2. 2AU02AU_0

L'idée clé

Le calcul matriciel traite plusieurs suites liées.

Si Un+1=AUnU_{n + 1} = AU_n, alors Un=AnU0U_n = A^nU_0.

Si Un+1=AUn+CU_{n + 1} = AU_n + C et si S=AS+CS = AS + C, alors Un−S=An(U0−S)U_n - S = A^n(U_0 - S).

Exemple corrigé

un+1=2un+vnu_{n + 1} = 2u_n + v_n et vn+1=vnv_{n + 1} = v_n, avec U0=(11)U_0 = \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \end{pmatrix}. Calcule U1U_1.

A=(2101)A = \begin{pmatrix} 2 & 1 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}
La matrice.
U1=(31)U_1 = \begin{pmatrix} 3 \\ 1 \end{pmatrix}
Produit.

À toi, guidé

À toi : avec un+1=3unu_{n + 1} = 3u_n et u0=2u_0 = 2, que vaut u2u_2 ?

1818
2 × 3².

Entraînement ★

  1. On a Un+1=(4501)UnU_{n + 1} = \begin{pmatrix} 4 & 5 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}U_n et U0=(52)U_0 = \begin{pmatrix} 5 \\ 2 \end{pmatrix}. Calcule la première coordonnée de U1U_1.
  2. On a Un+1=(5201)UnU_{n + 1} = \begin{pmatrix} 5 & 2 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}U_n et U0=(46)U_0 = \begin{pmatrix} 4 \\ 6 \end{pmatrix}. Calcule la première coordonnée de U1U_1.
  3. On a Un+1=(4601)UnU_{n + 1} = \begin{pmatrix} 4 & 6 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}U_n et U0=(42)U_0 = \begin{pmatrix} 4 \\ 2 \end{pmatrix}. Calcule la première coordonnée de U1U_1.

Attention !

Entraînement ★★

  1. Pour un+1=6un−15u_{n + 1} = 6u_n - 15, quel est le nombre ss tel que s=6s−15s = 6s - 15 ?
  2. Pour un+1=4un−18u_{n + 1} = 4u_n - 18, quel est le nombre ss tel que s=4s−18s = 4s - 18 ?
  1. Problème final. Un+1=AUnU_{n + 1} = AU_n, avec A=(3001)A = \begin{pmatrix} 3 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix} et U0=(11)U_0 = \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \end{pmatrix}.
  1. Avec A=(0,5000,2)A = \begin{pmatrix} 0{,}5 & 0 \\ 0 & 0{,}2 \end{pmatrix} et Un+1=AUnU_{n + 1} = AU_n, vers quoi tend UnU_n ?
    1. La colonne nulle
    2. U0U_0
    3. AA
  1. On a Un+1=(3001)UnU_{n + 1} = \begin{pmatrix} 3 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}U_n et U0=(41)U_0 = \begin{pmatrix} 4 \\ 1 \end{pmatrix}. Quel est le premier coefficient de U2U_{ 2 } ?

Bilan

Trois questions pour vérifier que c'est acquis.

  1. On a Un+1=(4501)UnU_{n + 1} = \begin{pmatrix} 4 & 5 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}U_n et U0=(52)U_0 = \begin{pmatrix} 5 \\ 2 \end{pmatrix}. Calcule la première coordonnée de U1U_1.
  2. On a Un+1=(5201)UnU_{n + 1} = \begin{pmatrix} 5 & 2 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}U_n et U0=(46)U_0 = \begin{pmatrix} 4 \\ 6 \end{pmatrix}. Calcule la première coordonnée de U1U_1.
  3. On a Un+1=(4601)UnU_{n + 1} = \begin{pmatrix} 4 & 6 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}U_n et U0=(42)U_0 = \begin{pmatrix} 4 \\ 2 \end{pmatrix}. Calcule la première coordonnée de U1U_1.

Fiche résumé

Suites de matrices

  • Un=AnU0U_n = A^nU_0.
  • Avec CC : on passe par le point fixe SS.

Attention : c'est une puissance, pas un multiple.

Fin de la leçon

CC BY-SA 4.0