Sujet 33 - Exercice 1

1 h
90
On désigne par uu et vv deux nombres complexes.
Soit xx, yy, zz et tt quatre nombre réels. On désigne par (S)(S) le système linéaire suivant :
{ux+y+z+t=1x+uy+z+t=vx+y+uz+t=v2x+y+z+ut=v3\left\lbrace \begin{array}{rcl} ux + y + z + t & = & 1 \\ x + uy + z + t & = & v \\ x + y + uz + t & = & v^2 \\ x + y + z + ut & = & v^3 \end{array}\right.
On note ceci sous la forme matricielle AX=BAX = B.
Question 1

Déterminer l'expression de la matrice AA associé au système linéaire (S)(S).

Correction
La matrice AA est donnée par :
A=(u1111u1111u1111u)A = \begin{pmatrix} u & 1 & 1 & 1 \\ 1 & u & 1 & 1 \\ 1 & 1 & u & 1 \\ 1 & 1 & 1 & u \end{pmatrix}
Question 2

Déterminer l'expression de det⁡A\det A.

Correction
On a :
A=(u1111u1111u1111u)A = \begin{pmatrix} u & 1 & 1 & 1 \\ 1 & u & 1 & 1 \\ 1 & 1 & u & 1 \\ 1 & 1 & 1 & u \end{pmatrix}
Donc :
det⁡A=det⁡(u1111u1111u1111u)\det A = \det \begin{pmatrix} u & 1 & 1 & 1 \\ 1 & u & 1 & 1 \\ 1 & 1 & u & 1 \\ 1 & 1 & 1 & u \end{pmatrix}
Ce déterminant est assez facile à calculer si l'on effectue quelques transformations élémentaire.
Commençons par remarquer le la somme des éléments présents sur une ligne, à savoir u+3u+3, est la même pour les quatre lignes. Donc effectuons L1⟵L1+L2+L3+L4L_1 \longleftarrow L_1 + L_2 + L_3 + L_4. On a alors :
det⁡A=det⁡(u+3u+3u+3u+31u1111u1111u)\det A = \det \begin{pmatrix} u+3 & u+3 & u+3 & u+3 \\ 1 & u & 1 & 1 \\ 1 & 1 & u & 1 \\ 1 & 1 & 1 & u \end{pmatrix}
A ce stade, la première ligne nous permet de factoriser par le terme u+3u+3. On obtient donc :
det⁡A=(u+3)×det⁡(11111u1111u1111u)\det A = (u+3) \times \det \begin{pmatrix} 1 & 1 & 1 & 1 \\ 1 & u & 1 & 1 \\ 1 & 1 & u & 1 \\ 1 & 1 & 1 & u \end{pmatrix}
Il nous faut maintenant effectuer les trois substitutions suivantes L2⟵L2−L1L_2 \longleftarrow L_2 - L_1, L3⟵L3−L1L_3 \longleftarrow L_3 - L_1 et L4⟵L4−L1L_4 \longleftarrow L_4 - L_1. On a alors :
det⁡A=(u+3)×det⁡(11110u−10000u−10000u−1)\det A = (u+3) \times \det \begin{pmatrix} 1 & 1 & 1 & 1 \\ 0 & u-1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & u-1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & u-1 \end{pmatrix}
En observant le première colonne, on constate que le seul terme non nul est le premier élément 11. De fait nous allons développer le déterminant suivant cette première colonne. On a alors :
det⁡A=(u+3)×(−1)1+1×1×det⁡(u−1000u−1000u−1)\det A = (u+3) \times (-1)^{1+1} \times 1 \times \det \begin{pmatrix} u-1 & 0 & 0 \\ 0 & u-1 & 0 \\ 0 & 0 & u-1 \end{pmatrix}
Comme la matrice qui apparaît est diagonale, on va donc calculer le déterminant par le produit des éléments présents sur la diagonale principale. On a alors :
det⁡A=(u+3)×(−1)1+1×1×(u−1)3\det A = (u+3) \times (-1)^{1+1} \times 1 \times (u-1)^3
Finalement, on a :
det⁡A=(u+3)(u−1)3\det A = (u+3) (u-1)^3
Question 3

Lorsque système linéaire (S)(S) est de CramerCramer, déterminer les solutions complexes de (S)(S).

Correction
Le système linéaire (S)(S) est de CramerCramer si det⁡A≠0\det A \neq 0 c'est-à-dire si (u+3)(u−1)3≠0(u+3) (u-1)^3 \neq 0. Autrement dit, le système linéaire (S)(S) est de CramerCramer si u≠−3u \neq -3 et u≠1u \neq 1.
Supposons donc que u≠−3u \neq -3 et u≠1u \neq 1 ainsi le système linéaire (S)(S) admet une unique solution qui est donnée par :
x=det⁡(1111vu11v21u1v311u)det⁡A=det⁡(1111v−1u−100v2−10u−10v3−100u−1)(u+3)(u−1)3=(u−1)2(−v3−v2−v+2+u)(u+3)(u−1)(u−1)2x = \dfrac{\det \begin{pmatrix} 1 & 1 & 1 & 1 \\ v & u & 1 & 1 \\ v^2 & 1 & u & 1 \\ v^3 & 1 & 1 & u \end{pmatrix}}{\det A} = \dfrac{\det \begin{pmatrix} 1 & 1 & 1 & 1 \\ v-1 & u-1 & 0 & 0 \\ v^2-1 & 0 & u-1 & 0 \\ v^3-1 & 0 & 0 & u-1 \end{pmatrix}}{(u+3) (u-1)^3} = \dfrac{(u-1)^2 (-v^3 - v^2 - v + 2 + u) }{(u+3) (u-1) (u-1)^2}
Par hypothèse on sait que u≠1u \neq 1 donc u−1≠0u - 1 \neq 0. Ainsi on peut simplifier par (u−1)2(u-1)^2 pour obtenir l'expression de xx suivante :
x=−v3−v2−v+2+u(u+3)(u−1)x = \dfrac{-v^3 - v^2 - v + 2 + u }{(u+3) (u-1)}
Puis, on a :
y=det⁡(u1111v111v2u11v31u)det⁡A=det⁡(u1111−uv−1001−uv2−1u−101−uv3−10u−1)(u+3)(u−1)3=(u−1)2(−v3−v2+v(2+u)−1)(u+3)(u−1)(u−1)2y = \dfrac{\det \begin{pmatrix} u & 1 & 1 & 1 \\ 1 & v & 1 & 1 \\ 1 & v^2 & u & 1 \\ 1 & v^3 & 1 & u \end{pmatrix}}{\det A} = \dfrac{\det \begin{pmatrix} u & 1 & 1 & 1 \\ 1-u & v-1 & 0 & 0 \\ 1-u & v^2-1 & u-1 & 0 \\ 1-u & v^3-1 & 0 & u-1 \end{pmatrix}}{(u+3) (u-1)^3} = \dfrac{(u-1)^2 (-v^3 - v^2 + v(2+u) - 1) }{(u+3) (u-1) (u-1)^2}
Par hypothèse on sait que u≠1u \neq 1 donc u−1≠0u - 1 \neq 0. Ainsi on peut simplifier par (u−1)2(u-1)^2 pour obtenir l'expression de yy suivante :
y=−v3−v2+v(2+u)−1(u+3)(u−1)y = \dfrac{-v^3 - v^2 + v(2+u) - 1 }{(u+3) (u-1)}
Ensuite :
z=det⁡(u1111uv111v2111v3u)det⁡A=det⁡(u1111−uu−1v−101−u0v2−101−u0v3−1u−1)(u+3)(u−1)3=(u−1)2(−v3+v2(2+u)−v−2)(u+3)(u−1)(u−1)2z = \dfrac{\det \begin{pmatrix} u & 1 & 1 & 1 \\ 1 & u & v & 1 \\ 1 & 1 & v^2 & 1 \\ 1 & 1 & v^3 & u \end{pmatrix}}{\det A} = \dfrac{\det \begin{pmatrix} u & 1 & 1 & 1 \\ 1-u & u-1 & v-1 & 0 \\ 1-u & 0 & v^2-1 & 0 \\ 1-u & 0 & v^3-1 & u-1 \end{pmatrix}}{(u+3) (u-1)^3} = \dfrac{(u-1)^2 (-v^3 + v^2(2+u) - v - 2) }{(u+3) (u-1) (u-1)^2}
Par hypothèse on sait que u≠1u \neq 1 donc u−1≠0u - 1 \neq 0. Ainsi on peut simplifier par (u−1)2(u-1)^2 pour obtenir l'expression de zz suivante :
z=−v3+v2(2+u)−v−2(u+3)(u−1)z = \dfrac{-v^3 + v^2(2+u) - v - 2 }{(u+3) (u-1)}
Enfin :
t=det⁡(u1111u1v11uv2111v3)det⁡A=det⁡(u1111−uu−10v−11−u0u−1v2−11−u00v3−1)(u+3)(u−1)3=(u−1)2(v3(2+u)−v2−v−2)(u+3)(u−1)(u−1)2t = \dfrac{\det \begin{pmatrix} u & 1 & 1 & 1 \\ 1 & u & 1 & v \\ 1 & 1 & u & v^2 \\ 1 & 1 & 1 & v^3 \end{pmatrix}}{\det A} = \dfrac{\det \begin{pmatrix} u & 1 & 1 & 1\\ 1-u & u-1 & 0 & v-1 \\ 1-u & 0 & u-1 & v^2-1 \\ 1-u & 0 & 0 & v^3-1 \end{pmatrix}}{(u+3) (u-1)^3} = \dfrac{(u-1)^2 (v^3(2+u) - v^2 - v - 2) }{(u+3) (u-1) (u-1)^2}
Par hypothèse on sait que u≠1u \neq 1 donc u−1≠0u - 1 \neq 0. Ainsi on peut simplifier par (u−1)2(u-1)^2 pour obtenir l'expression de tt suivante :
t=v3(2+u)−v2−v−2(u+3)(u−1)t = \dfrac{ v^3(2+u) - v^2 - v - 2 }{(u+3) (u-1)}
Finalement, sous l'hypothèse u≠−3u \neq -3 et u≠1u \neq 1, la solution du système linéaire (S)(S) est :
{x=−v3−v2−v+2+u(u+3)(u−1)y=−v3−v2+v(2+u)−1(u+3)(u−1)z=−v3+v2(2+u)−v−2(u+3)(u−1)t=v3(2+u)−v2−v−2(u+3)(u−1)\left\lbrace \begin{array}{rcl} x & = & \dfrac{-v^3 - v^2 - v + 2 + u }{(u+3) (u-1)} \\ \\ y & = & \dfrac{-v^3 - v^2 + v(2+u) - 1 }{(u+3) (u-1)} \\ \\ z & = & \dfrac{-v^3 + v^2(2+u) - v - 2 }{(u+3) (u-1)} \\ \\ t & = & \dfrac{ v^3(2+u) - v^2 - v - 2 }{(u+3) (u-1)} \end{array} \right.
Question 4

Lorsque système linéaire (S)(S) n'est pas de CramerCramer, déterminer les solutions complexes de (S)(S).

Correction
∙  Si  u=1  alors :{\color{red}{\bullet \,\, Si \,\, u = 1 \,\, alors \, :}}
le système linéaire (S)(S) prend la forme suivante :
{x+y+z+t=1x+y+z+t=vx+y+z+t=v2x+y+z+t=v3\left\lbrace \begin{array}{rcl} x + y + z + t & = & 1 \\ x + y + z + t & = & v \\ x + y + z + t & = & v^2 \\ x + y + z + t & = & v^3 \end{array}\right.
Si v=1v=1 alors on a v=v2=v3=1v=v^2=v^3=1 et de fait on a x+y+z+t=1x + y + z + t = 1 ce qui nous donne t=−x−y−zt = - x - y - z. On peut alors conclure que :
■  Si  u=1  et  v=1  alors  les  solutions  du  systeˋme  lineˊaire  (S)  sont :x∈R ; y∈R ; z∈R ; t=−x−y−z.{\color{blue}{\blacksquare \,\, Si \,\, u = 1 \,\, et \,\, v = 1 \,\, alors \,\, les \,\, solutions \,\, du \,\, système \,\, linéaire \,\, (S) \,\, sont \, : x \in \mathbb{R} \,;\, y \in \mathbb{R} \,;\, z \in \mathbb{R} \,;\, t = - x - y - z.}}
■■  Si  u=1  et  v≠1  alors  le  systeˋme  lineˊaire  (S)  n′a  pas  de  solution.{\color{blue}{\blacksquare \blacksquare \,\, Si \,\, u = 1 \,\, et \,\, v \neq 1 \,\, alors \,\, le \,\, système \,\, linéaire \,\, (S) \,\, n'a \,\, pas \,\, de \,\, solution.}}
∙∙  Si  u=−3  alors :{\color{red}{\bullet \bullet \,\, Si \,\, u = -3 \,\, alors \, :}}
le système linéaire (S)(S) prend la forme suivante :
{−3x+y+z+t=1x−3y+z+t=vx+y−3z+t=v2x+y+z−3t=v3\left\lbrace \begin{array}{rcl} -3x + y + z + t & = & 1 \\ x - 3y + z + t & = & v \\ x + y - 3z + t & = & v^2 \\ x + y + z - 3t & = & v^3 \end{array}\right.
En additionnant les quatre lignes de ce système linéaire on obtient :
0=v3+v2+v+10 = v^3 + v^2 + v + 1
Ce qui implique, avec i2=−1i^2 = -1, que :
{v=−1v=iv=−i\left\lbrace \begin{array}{rcr} v & = & -1 \\ v & = & i \\ v & = & -i \end{array}\right.
Distinguons donc ces trois cas différents.
♠  Premier  cas :  v=−1{\color{green}{{\bf{\spadesuit \,\, Premier \,\, cas \, : \,\,}} v = -1}}
Dans ce cas on a le système linéaire suivant :
{−3x+y+z+t=1x−3y+z+t=−1x+y−3z+t=1x+y+z−3t=−1\left\lbrace \begin{array}{rcr} -3x + y + z + t & = & 1 \\ x - 3y + z + t & = & -1 \\ x + y - 3z + t & = & 1 \\ x + y + z - 3t & = & -1 \end{array}\right.
Dans ce cas on peut associer la matrice A(u=−3 ; v=−1)A(u=-3\,;\,v=-1) suivante :
A(u=−3 ; v=−1)=(−31111−31111−31111−3)A(u=-3\,;\,v=-1) = \begin{pmatrix} -3 & 1 & 1 & 1 \\ 1 & -3 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & -3 & 1 \\ 1 & 1 & 1 & -3 \end{pmatrix}
Avec :
det⁡A(u=−3 ; v=−1)=det⁡(−31111−31111−31111−3)=det⁡(01110−31101−31011−3)=0\det A(u=-3\,;\,v=-1) = \det \begin{pmatrix} -3 & 1 & 1 & 1 \\ 1 & -3 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & -3 & 1 \\ 1 & 1 & 1 & -3 \end{pmatrix} = \det \begin{pmatrix} 0 & 1 & 1 & 1 \\ 0 & -3 & 1 & 1 \\ 0 & 1 & -3 & 1 \\ 0 & 1 & 1 & -3 \end{pmatrix} = 0
Cependant, on constate que la matrice A′(u=−3 ; v=−1)=(−3111−3111−3)A'(u=-3\,;\,v=-1) = \begin{pmatrix} -3 & 1 & 1 \\ 1 & -3 & 1 \\ 1 & 1 & -3 \end{pmatrix} à un déterminant non nul puisque l'on a det⁡A′(u=−3 ; v=−1)=det⁡(−3111−3111−3)=−16\det A'(u=-3\,;\,v=-1) = \det \begin{pmatrix} -3 & 1 & 1 \\ 1 & -3 & 1 \\ 1 & 1 & -3 \end{pmatrix} = -16. Le système linéaire qui est associé la matrice A′(u=−3 ; v=−1)A'(u=-3\,;\,v=-1) est {−3y+z+t=−1−xy−3z+t=1−xy+z−3t=−1−x\left\lbrace \begin{array}{rcr} - 3y + z + t & = & -1-x \\ y - 3z + t & = & 1-x \\ y + z - 3t & = & -1-x \end{array}\right.. Ce système linéaire est donc de CramerCramer. Et on a donc :
y=det⁡(−1−x111−x−31−1−x1−3)det⁡A′(u=−3 ; v=−1)=−8(2x+1)−16=2x+12=x+12y = \dfrac{\det \begin{pmatrix} -1-x & 1 & 1 \\ 1-x & -3 & 1 \\ -1-x & 1 & -3 \end{pmatrix}}{\det A'(u=-3\,;\,v=-1)} = \dfrac{-8(2x+1)}{-16} = \dfrac{2x+1}{2} = x + \dfrac{1}{2}
Puis :
z=det⁡(−3−1−x111−x11−1−x−3)det⁡A′(u=−3 ; v=−1)=−16x−16=xz = \dfrac{\det \begin{pmatrix} -3 & -1-x & 1 \\ 1 & 1-x & 1 \\ 1 & -1-x & -3 \end{pmatrix}}{\det A'(u=-3\,;\,v=-1)} = \dfrac{-16x}{-16} = x
Enfin :
t=det⁡(−31−1−x1−31−x11−1−x)det⁡A′(u=−3 ; v=−1)=−8(2x+1)−16=2x+12=x+12t = \dfrac{\det \begin{pmatrix} -3 & 1 & -1-x \\ 1 & -3 & 1-x \\ 1 & 1 & -1-x \end{pmatrix}}{\det A'(u=-3\,;\,v=-1)} = \dfrac{-8(2x+1)}{-16} = \dfrac{2x+1}{2} = x + \dfrac{1}{2}
En conclusion sur cette situation :
■  Si  u=−3  et  v=−1  alors  les  solutions  du  systeˋme  lineˊaire  (S)  sont :x∈R ; y=x+12 ; z=x ; t=x+12.{\color{blue}{\blacksquare \,\, Si \,\, u = -3 \,\, et \,\, v = -1 \,\, alors \,\, les \,\, solutions \,\, du \,\, système \,\, linéaire \,\, (S) \,\, sont \, : x \in \mathbb{R} \,;\, y=x + \dfrac{1}{2} \,;\, z=x \,;\, t=x + \dfrac{1}{2}.}}
♠♠  Deuxieˋme  cas :  v=i{\color{green}{{\bf{\spadesuit \spadesuit \,\, Deuxième \,\, cas \, : \,\,}} v = i}}
Dans ce cas on a le système linéaire suivant :
{−3x+y+z+t=1x−3y+z+t=ix+y−3z+t=−1x+y+z−3t=−i\left\lbrace \begin{array}{rcr} -3x + y + z + t & = & 1 \\ x - 3y + z + t & = & i \\ x + y - 3z + t & = & -1 \\ x + y + z - 3t & = & -i \end{array}\right.
Dans ce cas on peut associer la matrice A(u=−3 ; v=i)A(u=-3\,;\,v=i) suivante :
A(u=−3 ; v=i)=(−31111−31111−31111−3)A(u=-3\,;\,v=i) = \begin{pmatrix} -3 & 1 & 1 & 1 \\ 1 & -3 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & -3 & 1 \\ 1 & 1 & 1 & -3 \end{pmatrix}
Avec :
det⁡A(u=−3 ; v=i)=det⁡(−31111−31111−31111−3)=det⁡(01110−31101−31011−3)=0\det A(u=-3\,;\,v=i) = \det \begin{pmatrix} -3 & 1 & 1 & 1 \\ 1 & -3 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & -3 & 1 \\ 1 & 1 & 1 & -3 \end{pmatrix} = \det \begin{pmatrix} 0 & 1 & 1 & 1 \\ 0 & -3 & 1 & 1 \\ 0 & 1 & -3 & 1 \\ 0 & 1 & 1 & -3 \end{pmatrix} = 0
Cependant, on constate que la matrice A′(u=−3 ; v=i)=(−3111−3111−3)A'(u=-3\,;\,v=i) = \begin{pmatrix} -3 & 1 & 1 \\ 1 & -3 & 1 \\ 1 & 1 & -3 \end{pmatrix} à un déterminant non nul puisque l'on a det⁡A′(u=−3 ; v=i)=det⁡(−3111−3111−3)=−16\det A'(u=-3\,;\,v=i) = \det \begin{pmatrix} -3 & 1 & 1 \\ 1 & -3 & 1 \\ 1 & 1 & -3 \end{pmatrix} = -16. Le système linéaire qui est associé la matrice A′(u=−3 ; v=i)A'(u=-3\,;\,v=i) est {−3y+z+t=i−xy−3z+t=−1−xy+z−3t=−i−x\left\lbrace \begin{array}{rcr} - 3y + z + t & = & i-x \\ y - 3z + t & = & -1-x \\ y + z - 3t & = & -i-x \end{array}\right.. Ce système linéaire est donc de CramerCramer. Et on a donc :
y=det⁡(i−x11−1−x−31−i−x1−3)det⁡A′(u=−3 ; v=i)=−4(4x+1−i)−16=4x+1−i4=x+14−i14=x+14(1−i)y = \dfrac{\det \begin{pmatrix} i-x & 1 & 1 \\ -1-x & -3 & 1 \\ -i-x & 1 & -3 \end{pmatrix}}{\det A'(u=-3\,;\,v=i)} = \dfrac{-4(4x+1-i)}{-16} = \dfrac{4x+1-i}{4} = x + \dfrac{1}{4} - i\dfrac{1}{4} = x + \dfrac{1}{4}(1-i)
Puis :
z=det⁡(−3i−x11−1−x11−i−x−3)det⁡A′(u=−3 ; v=i)=−8(2x+1)−16=2x+12=x+12z = \dfrac{\det \begin{pmatrix} -3 & i-x & 1 \\ 1 & -1-x & 1 \\ 1 & -i-x & -3 \end{pmatrix}}{\det A'(u=-3\,;\,v=i)} = \dfrac{-8(2x+1)}{-16} = \dfrac{2x+1}{2} = x + \dfrac{1}{2}
Enfin :
t=det⁡(−31i−x1−3−1−x11−i−x)det⁡A′(u=−3 ; v=i)=−4(4x+1−i)−16=4x+1+i4=x+14+i14=x+14(1+i)t = \dfrac{\det \begin{pmatrix}-3 & 1 & i-x \\ 1 & -3 & -1-x \\ 1 & 1 & -i-x \end{pmatrix}}{\det A'(u=-3\,;\,v=i)} = \dfrac{-4(4x+1-i)}{-16} = \dfrac{4x+1+i}{4} = x + \dfrac{1}{4} + i\dfrac{1}{4} = x + \dfrac{1}{4}(1+i)
En conclusion sur cette situation :
■■  Si  u=−3  et  v=i  alors  les  solutions  du  systeˋme  lineˊaire  (S)  sont :{\color{blue}{\blacksquare \blacksquare \,\, Si \,\, u = -3 \,\, et \,\, v = i \,\, alors \,\, les \,\, solutions \,\, du \,\, système \,\, linéaire \,\, (S) \,\, sont \, : }}
x∈R ; y=x+14(1−i) ; z=x+12 ; t=x+14(1+i).{\color{blue}{x \in \mathbb{R} \,;\, y=x + \dfrac{1}{4}(1-i) \,;\, z=x+\dfrac{1}{2} \,;\, t=x + \dfrac{1}{4}(1+i).}}
♠♠♠  Troisieˋme  cas :  v=−i{\color{green}{{\bf{\spadesuit \spadesuit \spadesuit \,\, Troisième \,\, cas \, : \,\,}} v = -i}}
Dans ce cas on a le système linéaire suivant :
{−3x+y+z+t=1x−3y+z+t=−ix+y−3z+t=−1x+y+z−3t=i\left\lbrace \begin{array}{rcr} -3x + y + z + t & = & 1 \\ x - 3y + z + t & = & -i \\ x + y - 3z + t & = & -1 \\ x + y + z - 3t & = & i \end{array}\right.
Dans ce cas on peut associer la matrice A(u=−3 ; v=−i)A(u=-3\,;\,v=-i) suivante :
A(u=−3 ; v=−i)=(−31111−31111−31111−3)A(u=-3\,;\,v=-i) = \begin{pmatrix} -3 & 1 & 1 & 1 \\ 1 & -3 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & -3 & 1 \\ 1 & 1 & 1 & -3 \end{pmatrix}
Avec :
det⁡A(u=−3 ; v=−i)=det⁡(−31111−31111−31111−3)=det⁡(01110−31101−31011−3)=0\det A(u=-3\,;\,v=-i) = \det \begin{pmatrix} -3 & 1 & 1 & 1 \\ 1 & -3 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & -3 & 1 \\ 1 & 1 & 1 & -3 \end{pmatrix} = \det \begin{pmatrix} 0 & 1 & 1 & 1 \\ 0 & -3 & 1 & 1 \\ 0 & 1 & -3 & 1 \\ 0 & 1 & 1 & -3 \end{pmatrix} = 0
Cependant, on constate que la matrice A′(u=−3 ; v=−i)=(−3111−3111−3)A'(u=-3\,;\,v=-i) = \begin{pmatrix} -3 & 1 & 1 \\ 1 & -3 & 1 \\ 1 & 1 & -3 \end{pmatrix} à un déterminant non nul puisque l'on a det⁡A′(u=−3 ; v=−i)=det⁡(−3111−3111−3)=−16\det A'(u=-3\,;\,v=-i) = \det \begin{pmatrix} -3 & 1 & 1 \\ 1 & -3 & 1 \\ 1 & 1 & -3 \end{pmatrix} = -16. Le système linéaire qui est associé la matrice A′(u=−3 ; v=−i)A'(u=-3\,;\,v=-i) est {−3y+z+t=−i−xy−3z+t=−1−xy+z−3t=i−x\left\lbrace \begin{array}{rcr} - 3y + z + t & = & -i-x \\ y - 3z + t & = & -1-x \\ y + z - 3t & = & i-x \end{array}\right.. Ce système linéaire est donc de CramerCramer. Et on a donc :
y=det⁡(−i−x11−1−x−31i−x1−3)det⁡A′(u=−3 ; v=−i)=−4(4x+1+i)−16=4x+1+i4=x+14+i14=x+14(1+i)y = \dfrac{\det \begin{pmatrix} -i-x & 1 & 1 \\ -1-x & -3 & 1 \\ i-x & 1 & -3 \end{pmatrix}}{\det A'(u=-3\,;\,v=-i)} = \dfrac{-4(4x+1+i)}{-16} = \dfrac{4x+1+i}{4} = x + \dfrac{1}{4} + i\dfrac{1}{4} = x + \dfrac{1}{4}(1+i)
Puis :
z=det⁡(−3−i−x11−1−x11i−x−3)det⁡A′(u=−3 ; v=−i)=−8(2x+1)−16=2x+12=x+12z = \dfrac{\det \begin{pmatrix} -3 & -i-x & 1 \\ 1 & -1-x & 1 \\ 1 & i-x & -3 \end{pmatrix}}{\det A'(u=-3\,;\,v=-i)} = \dfrac{-8(2x+1)}{-16} = \dfrac{2x+1}{2} = x + \dfrac{1}{2}
Enfin :
t=det⁡(−31−i−x1−3−1−x11i−x)det⁡A′(u=−3 ; v=−i)=−4(4x+1−i)−16=4x+1−i4=x+14−i14=x+14(1−i)t = \dfrac{\det \begin{pmatrix}-3 & 1 & -i-x \\ 1 & -3 & -1-x \\ 1 & 1 & i-x \end{pmatrix}}{\det A'(u=-3\,;\,v=-i)} = \dfrac{-4(4x+1-i)}{-16} = \dfrac{4x+1-i}{4} = x + \dfrac{1}{4} - i\dfrac{1}{4} = x + \dfrac{1}{4}(1-i)
En conclusion sur cette situation :
■■■  Si  u=−3  et  v=−i  alors  les  solutions  du  systeˋme  lineˊaire  (S)  sont :{\color{blue}{\blacksquare \blacksquare \blacksquare \,\, Si \,\, u = -3 \,\, et \,\, v = -i \,\, alors \,\, les \,\, solutions \,\, du \,\, système \,\, linéaire \,\, (S) \,\, sont \, : }}
x∈R ; y=x+14(1+i) ; z=x+12 ; t=x+14(1−i).{\color{blue}{x \in \mathbb{R} \,;\, y=x + \dfrac{1}{4}(1+i) \,;\, z=x+\dfrac{1}{2} \,;\, t=x + \dfrac{1}{4}(1-i).}}
Et n'oublions pas la situation suivante :
■■■■  Si  u=−3  et  v≠{−1 ; i ; −i}  alors  le  systeˋme  lineˊaire  (S)  n′a  pas  de  solution.{\color{blue}{\blacksquare \blacksquare \blacksquare \blacksquare\,\, Si \,\, u = -3 \,\, et \,\, v \neq \{-1 \,;\, i \,;\, -i\} \,\, alors \,\, le \,\, système \,\, linéaire \,\, (S) \,\, n'a \,\, pas \,\, de \,\, solution.}}

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