Programme

Maths expertes — Matrices

Matrices : applications

Suites matricielles, graphes et matrices d'adjacence, systèmes linéaires, modélisation

Résumé synthétiqueFiche en 5 sectionsQuiz de 10 questionsGratuit, sans pub

Résumé

Les matrices ne sont pas qu'un jeu de tableaux : elles modélisent une foule de situations. Un système de deux équations à deux inconnues s'écrit $AX = B$ et se résout d'un coup par $X = A^{-1}B$. Une suite couplée (deux populations, deux marques en concurrence) se range dans une récurrence $U_{n+1} = A U_n$, dont la solution explicite est $U_n = A^n U_0$. Les graphes se codent en matrices d'adjacence, et — fait remarquable — le coefficient $(i\,;j)$ de $M^n$ compte les chemins de longueur $n$ entre deux sommets. Les chaînes de Markov modélisent l'évolution aléatoire d'un système (météo, files d'attente) et convergent souvent vers un état stable. De l'économie (modèle de Leontief) aux réseaux, la même algèbre matricielle est partout.

S'entraîner

Questions fréquentes

Les points clés à retenir sur Matrices : applications, extraits du quiz de révision.

Le système $\begin{cases} 2x + y = 7 \\ x - y = 2 \end{cases}$ a pour solution :
Réponse :
$x = 3,\ y = 1$
$\det(A) = 2 \times (-1) - 1 \times 1 = -3$. Cramer : $x = \dfrac{7 \times (-1) - 1 \times 2}{-3} = 3$ et $y = \dfrac{2 \times 2 - 7 \times 1}{-3} = 1$.
Si $U_{n+1} = A U_n$ et $U_0$ est donné, alors $U_n$ vaut :
Réponse :
$A^n U_0$
Par récurrence : $U_1 = A U_0$, $\ U_2 = A^2 U_0$, ..., $U_n = A^n U_0$.
Dans une matrice d'adjacence, le coefficient $(i\,;j)$ de $M^2$ représente :
Réponse :
Le nombre de chemins de longueur $2$ de $i$ à $j$
Le coefficient $(i\,;j)$ de $M^n$ donne le nombre de chemins de longueur $n$ de $i$ à $j$ ; pour $M^2$, c'est la longueur $2$.
Une matrice de transition stochastique en colonne vérifie :
Réponse :
La somme de chaque colonne vaut $1$
Chaque colonne représente une distribution de probabilités : ses coefficients sont positifs et somment à $1$.